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Aufbau der Materie

Die Leptonen

Es gibt 6 verschiedene Leptonen, d.h. Teilchen die nicht an der starken Wechselwirkung teilnehmen.Das bekannteste ist sicherlich das Elektron, das als Träger des elektrischen Stroms auch Gegenstand unserer Alltagserfahrung ist. Erstaunlicherweise gibt es mit dem Myon und dem Tau aber noch zwei weitere geladene Leptonen, die sich vom Elektron nur in ihrer Masse unterscheiden. Diese "schweren Elektronen" sind jedoch instabil, d.h. sie zerfallen nach kurzer Zeit in Elektronen und "Neutrinos". Sie können zum Beispiel in der kosmischen Strahlung oder bei Experimenten der Teilchenphysik untersucht werden. Für den Aufbau der uns umgebenden Materie sind sie anscheinend überflüssig, sodass ihre Existenz Rätsel aufgibt.

Nachweis von Myonen im DELPHI Detektor am CERN

Die Abbildung zeigt den Nachweis von Myonen im DELPHI Detektor am Forschungzentrum CERN bei Genf. Die in der Abbildung dargestellten Spuren entsprechen der Bahn von vier Myonen, die im Mittelpunkt des Detektors bei einer Teilchenkollison entstanden sind.

Neben den elektrisch geladenen Leptonen gibt es mit den Neutrinos noch neutrale Leptonen. Ihr experimenteller Nachweis ist sehr schwierig, da sie Materie praktisch ungehindert durchdringen können. Sie sind ein Teil der kosmischen Strahlung, sodass ungezählte (1013 Stück pro cm2 und Sekunde!) Neutrinos die Erde (und auch unseren Körper!) ständig durchdringen . Dies bleibt nicht nur unbemerkt, es ist auch vollkommen unschädlich.Seit kurzerm gibt es experimentelle Hinweise darauf, das Neutrinos eine kleine aber endliche Masse besitzen.

Animation
Animation zur Wechselwirkung von Neutrinos (Anklicken!)

Die folgende Tabelle fasst die Eigenschaften der 6 Leptonen noch einmal zusammen. Sie enthält die elektrische Ladung (obere Zahl) in Einheiten der Elementarladung sowie die Masse aller Leptonen (in Einheiten von Gigaelektronenvolt (GeV), ein GeV ist ungefähr die Masse des Protons). Die Massen der Neutrinos sind aller Wahrscheinlichkeit nach endlich aber sehr klein. Zusätzlich gibt es zu jedem Lepton noch ein Antilepton, sodass man sogar 12 Leptonen unterscheiden kann.

Elektron Neutrino
0
Myon Neutrino
0
Tau Neutrino
0
?
?
?
Elektron
-1
Myon
-1
Tau
-1
0.0005
0.1
1.8
Tabelle der Leptonen zusammen mit ihrer elektrischen Ladung (obere Zahl) und Masse (untere Zahl) in GeV.

 

 

 

 

 

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Letzte Änderung: Juli 16, 2004