Elementardeelken

As Elementardeelken warrt de lüttsten bekannten Bostenen vun de Materie betekent. De meisten Lüüd verstaht dorünner de Deelken ut dat Standardmodell vun de Elementardeelkenphysik, also 6 Quarks, 6 Leptonen, de Liekbosonen (Uttuuschdeelken) un dat Higgs-Boson. Gifft aver ok Schrievers, de disse Deelken ut dat Standardmodell as Fundamentaldeelken betekend un to de Elementardeelken denn ok noch de ut de Quarks tohopensett’en Deelken dortorekend. Dat kann man so maken, wiel de nich in de enkelten Quarks opslitten warrn künnt (Confinement). Man in dissen Artikel geiht dat blots üm de Deelken ut dat Standardmodell, wona de Hadronen, de ut Quarks opboot sünd, as tohopensette Deelken ansehn warrt.

Historie

De Theorie vun de Atomen geiht op den greekschen Philosophen Demokrit torüch, de sik vörstellt hett, dat man all’ns jümmers lütter maken kunn bit man opletzt op en Deelken dröppt, dat nich wieter deelt warrn kann – dat Atom (vun greeksch: atomos „undeelbor“). De Entwickeln vun de Chemie in’t 18. Johrhunnert schien dat to ünnerstütten un so weern de Atomen as de Elementaren Deelken ansehn. Anfang vun’t 20. Johrhunnert hett man denn aver opdeckt, dat Atomen ut en Atomkarn (ut de Nukleonen, dat sünd Neutronen un Protonen, opboot) un en Hüll (wo de Elektronen binnen sünd) besteiht. Dat Neutron is nich bestännig, wiel dat buten den Atomkarn radioaktiv verfallt. Aver Protonen un Elektronen gellt as stabil.

Na de Opdecken vun disse Deelken hett man – toeerst vör allen in de kosmischen Strahlen – en ganze Reeg vun wietere Deelken un ok Antideelken funnen. Un opletzt hett man denn ok noch opdeckt, dat de Nukleonen sülvst ok noch mol en fienere Struktur opwiest: De Quarks. Dorut is denn dat Standardmodell vun de Elementardeelkenphysik utklamüstert worrn. Dor sünd all Deelken tohopenfaat, de vundaag as Elementardeelken gellt.

Egenschoppen vun Elementardeelken

De Elementardeelken hebbt dree Egenschoppen. Dat sünd:

De Spin
De Ladung, de de Oort un Wies un de Stärk vun Wesselwirken bestimmt. De elektrisch Ladung is dat bekann’ste Bispeel.
De Masse, welke de gravitative Wesselwirken bestimmt, un dorüm in en Modell vun de Quantengravitatschoon ok blots en wietere Laden wesen künn.

Wesselwirken twüschen de Elementardeelken

Vun de Grundkräft vun de Physik sünd för de Elementardeelken dree vun Bedüden:

Disse Wesselwirken warrt in Quantenfeldtheorien (Quantenchromodynamik, Glashow-Weinberg-Salam-Modell, Quantenelektrodynamik) beschreven. De veerte Grundkraft, de Gravitatschoon, kann vun wegen ehr lütte Stärk binnen dat Atom bi Siet laten warrn.

Na de Wesselwirken, de op en Elementardeelken Influss hebbt, warrt em en Ladung toordent (starke Ladung (oder Farvladung), swacke Ladung un elektrisch Ladung). De enkelten Wesselwirken vun disse dree Oorden warrt dör de so nöömten Uttuuschdeelken oder Liekbosonen övermiddelt. Disse sünd dat Gluon för de stark Wesselwirken, de Z- un W-Bosonen för de swack Wesselwirken un dat Photon för de elektromagnetsch Wesselwirken.

Interessant is dorbi, dat de Gluonen sülvst ok wedder en stark Laden dreegt. Se övermiddelt also nich blots de stark Wesselwirken, man se warrt ok sülvst dor ehr beinflusst. De W-Bosonen vun de swack Wesselwirken dreegt en elektrisch Laden un wesselwirkt dorüm ok elektromagnetsch.

Ofschoonst de Elementardeelken in’n engeren Sinn nich ut lüttere Deelken tohopensett sünd (so wiet wi dat opstunns weet), künnt se vun wegen jemehr Wesselwirken liekers vun sülvst in annere Deelken verfallen – nich in’n Sinn vun tweibreken un sik oplösen, man in de Bedüden sik in een oder twee anener Deelken ümwanneln. De Grund liggt wedder an de Uttuuschdeelken, de in de Laag sünd, dat to maken.

Elementardeelken na dat Standardmodell

Översicht över de Elementardeelken (anklicken to’n Grötter Maken)

Leptonen un Quarks

De Materiedeelken warrt toeerst in twee Gruppen opdeelt: Deelken, de dör de stark Wesselwirken beinflusst warrt (de Quarks), un Deelken, de nich dör de stark Wesselwirken beinflusst warrt (Leptonen). Na de Theorie vun de Quantenchromodynamik warrt Quarks dör de Dregers vun de starken Wesselwirken (de Gluonen) so tohopenhollen, dat dat keen free’e Quarks gifft. Se sünd jümmers in Verbund un billt de so nöömten Hadronen. de Leptonen hebbt keen Wesselwirken mit de Gluonen nu künnt dorüm ok free vörkamen.

All Leptonen un Quarks hebbt den Spin-1/2 un warrt dorüm as Fermionen ansehn. Anordent warrt se in Generatschonen un Familien. Gliekbedüdend Deelken vun twee verscheeden Familien (t. B. Elektron un Myon) hebbt mit Utnahm vun jemehr Massen, de mit de Tall vun de Familie anstiggt, lieke Egenschoppen.

Familie	Deelken		Masse · c²	Levensduer	elektrisch Ladung	Baryonen- tall	Wesselwirken
Familie	Deelken		Masse · c²	Levensduer	in Elementar- ladung	Baryonen- tall	elektro- magnetsch	stark	swack
1. Familie	Elektron	e	511 keV	stabil	−1	0	ja	nee	ja
	Elektron-Neutrino	ν_e	< 3 eV	Neutrinooszillatschoon	0	0	nee	nee	ja
	Up-Quark	u	1,5 bis 4,5 MeV	kummt free nich vör	2/3	1/3	ja	ja	ja
	Down-Quark	d	5 bis 8,5 MeV	kummt free nich vör	−1/3	1/3	ja	ja	ja
2. Familie	Myon	μ	0,106 GeV	2,2·10⁻⁶ s	−1	0	ja	nee	ja
	Myon-Neutrino	ν_μ	< 0,3 MeV	Neutrinooszillatschoon	0	0	nee	nee	ja
	Charm-Quark	c	1,0 bis 1,4 GeV	kummt free nich vör	2/3	1/3	ja	ja	ja
	Strange-Quark	s	80 bis 155 MeV	kumm free nich vör	−1/3	1/3	ja	ja	ja
3. Familie	Tauon	τ	1,777 GeV	3·10⁻¹³ s	−1	0	ja	nee	ja
	Tauon-Neutrino	ν_τ	< 30 MeV	Neutrinooszillatschoon	0	0	nee	nee	ja
	Top-Quark	t	169 bis 179 GeV	kummt free nich vör	2/3	1/3	ja	ja	ja
	Bottom-Quark	b	4,0 bis 4,5 GeV	kummt free nich vör	−1/3	1/3	ja	ja	ja

c is dorbi die Lichtsnelligkeit in’t Vakuum.

Die baven nöömten Quarks kommt jümmer in dree Oorden vör, de sik dör de Farvladung ünnerscheed: Jümmers en root, en blau un en gröön (Disse Farvladen hett nix to doon mit de Klöör, de een sehn kann). As Quarks niemols free vörkommt, blots in verbinnen mit annere Quarks as Mesonen oder Baryonen (kiek ok bi Confinement), sünd de Massen vun Quarks nich nipp un nau bestimmt. För top- un bottom-Quarks weer fröher ok truth- un beauty-Quarks seggt.

To jedet vun disse Fermionen gifft dat ok en Antideelken, dat generell dör de Vörsülv Anti- kenntekend is. Ut historsche Grünnen warrt aver dat Antideelken vun dat Elektron as Positron betekend.

Uttuuschdeelken oder Liekbosonen

De Uttuuschdeelken vermiddelt de Wesselwirken twüschen de Elementardeelken. Se warrt in dat Standardmodeel vörutseggt, hebbt’n ganztallig Spin un tellt dorüm to de Bosonen. De physikaalsch Beteken för disse Deelken is Liekbosonen, wiel dat Standardmodell en Liektheorie is.

Dat Graviton is an sik keen Deelken vun dat Standardmodell, warrt aver faken in dissen Tosamenhang nöömt. Dat wiest de Hapen, dat in künftige deelkenphysikalsche Modellen ok de gravitativ Wesselwirken richtig behannelt warrn kann. Mit Utnahm vun dat Graviton sünd de Liekbosonen all in Experimenten nawiest worrn. De in de Tabell nöömten Egenschoppen vun dat Graviton folgt ut de Allgemeen Relativitätstheorie.

Deelken	Masse · c²	Spin	elektrische Ladung	överdragen Wesselwirken
Photon	0	1	0	elektromagnetsch Kraft
Z⁰-Boson	ca. 91 GeV	1	0	swacke Kraft
W⁺-Boson	ca. 80 GeV	1	1
W⁻-Boson	ca. 80 GeV	1	-1
Gluonen	0	1	0	starke Kraft (Farvkraft)
(Graviton)	0	2	0	Gravitatschoon

Dat gifft tohopen 8 Gluonen, de jümmers Kombinatschonen vun twee Farvladen dreegt un de Wesselwirken twüschen disse beiden Farvladen vermiddelt. Eegen Naams gifft dat dorför nich, in’n Ünnerscheed to de Bosonen vun de swack Wesselwirken, W⁺, W⁻ un dat neutral Z-Boson. De elektromagnetsch Wesselwirken warrt blots dör een Boson vermiddelt, dat Photon.

Dat Higgs-Boson

Dat Higgs-Boson is en Elementardeelken, wovun man glöövt, dat dat existeert, nawiest is dat opstunns noch nich. Vörutseggt warrt dat vun wegen de Theorie vun dat Standardmodell. Dorno warrt vun en Masse vun ungefäähr 117 bit 250 GeV utgahn. Dat Higgs-Boson warrt hüüt as notwännig Bestanddeel vun de Deelkenphysik ansehn. Tostannen kummt dat dör den Higgs-Mechanismus, de dat Problem lööst, dat massiv Utuuschdeelken (Z un W) in Liektheorien an sik nich vörkamen dröffen.