K-Mesonen oder Kaonen

Als man noch nichts über die verschiedenen Quarkfamilien wusste und nur das Up- und das Down-Quark kannte, war man sicher, dass alle Mesonen, die schwerer als das Pion sind, sehr schnell in Pionen zerfallen müssen. Deshalb war man überrascht, als man ein Teilchen beobachtete, das mehr als drei mal so schwer war aber ähnlich lange existiert wie das Pion.

Pi-Mesonen und ein Eta-Meson

Diese Tabelle gibt einen Überblick über den Aufbau von Pionen (π), Kaonen (K) und Eta-Mesonen (η) aus den drei Quarkarten Up (u), Down (d) und Strange (s).

Dieses Teilchen nannte man K-Meson oder kurz Kaon. Wegen seines seltsamen Zerfallsverhaltens wird es als seltsames (engl. strange) Teilchen bezeichnet. Es ist das leichteste Teilchen, das ein Strange-Quark enthält. Mit dem K-Meson wurde also ein neues Quark entdeckt.

neutrale Kaonen und ihre Antiteilchen

Neutrale (also ungeladene) K-Mesonen unterscheiden sich durch nichts von ihrem Antiteilchen, denn sie haben ja keine Ladung. Trotzdem treten zwei verschiedene Arten von Kaonen auf, die sich um einen winzigen Betrag in ihrer Masse unterscheiden. Das schwerere neutrale Kaon ist etwa sieben Promill schwerer als sein leichteres Gegenstück. Außerdem existiert das schwerere Teilchen deutlich länger, bevor es zerfällt (etwa 550 mal so lange). Man bezeichnet die beiden Kaonensorten deshalb als das langlebige Kaon (KL) und das kurzlebige Kaon (KS, S steht für short). Weder KL noch KS sind Materie oder Antimaterie. Beide Teilchen sind eine Mischung aus Materie und Antimaterie. Solche abstrakten Mischungen sind in der modernen Quantenphysik nichts ungewöhnliches, aber diese Mischung aus Teilchen und Antiteilchen zeigt, dass diese beiden Materieformen gar nicht so streng getrennt sind. Die Kernkräfte können Teilchen erzeugen, die sowohl Teilchen als auch Antiteilchen sind.

Zerfall

Geladene Kaonen können, ebenso wie das Pion, in Myon und Myon-Neutrino zerfallen. Da sie viel schwerer sind, können sie aber auch in ein geladenes und ein ungeladenes Pion zerfallen. Für ihren Zerfall ist die schwache Kernkraft verantwortlich.

Kurzlebige und langlebige neutrale Kaonen unterscheiden sich sehr stark in ihren Zerfallsmöglichkeiten: Die Kurzlebige Art zerfällt entweder in zwei ungeladene Pionen oder in ein positives und ein negatives Pion. Nur selten zerfällt dieses Teilchen in drei oder mehr Teilchen. Die langlebige Art zerfällt fast immer in drei Teilchen, zum Beispiel in drei Pionen oder in ein Pion, ein Elektron und ein Anti-Elektronen-Neutrino, nur etwa jedes fünfhundertste langlebige Kaon zerfällt ausnahmsweise in zwei Pionen. Auch hier ist die schwache Kernkraft, übertragen durch w- und z-Bosonen, verantwortlich

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Letzte Änderung: 16.03.2014