Nukleonen-Resonanzen: Angeregte Zustände der Nukleonen

Inhaltsverzeichnis

1 Struktur der Nukleonen
1.1 Das Quarkmodell
1.2 Spin bzw Isospin
1.3 Multipletts

2 Wechselwirkungen
2.1 Wechselwirkungen zwischen den Nukleonen
2.2 Streuung
2.3 Breit-Wigner-Formel

3 Hadronenresonanzen
3.1 Eigenschaften von Resonanzen
3.2 Formationsexperimente
3.2.1 Nachweis in Formationsexperimenten
3.3 Produktionsexperimente
3.3.1 Nachweis in Produktionsexperimenten
3.4 Zerfallskanale
3.5 weitere Beispiele
3.5.1 ,,hohere" Resonanzen

1 Struktur der Nukleonen

1.1 Das Quarkmodell

Um sich die sogenannten Nukleonenresonanzen uberhaupt erklaren zu konnen, mu man sich Gedanken um die innere Struktur der Nukleonen machen. Dazu entwickelten Gell-Mann et al. Anfang der 60er Jahre das sogenannte Quarkmodell. Nach diesem Modell sind die sogenannten Hadronen - Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterliegen (wie Nukleonen, Mesonen,...) aus diesen Quarks aufgebaut. Es gibt folgende Quarks

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten und deren Antiquarks. Diese Quarks haben nun gewisse Eigenschaften.

So ordnet man ihnen den sogenannten ,,Flavor" (Strangeness, Charm, Bottom und Top) zu (siehe Tabelle). Diese Flavorquantenzahlen konnen von der schwachen Wechselwirkung verandert werden.

Au erdem tragen die Quarks noch die sogenannte ,,Farbladung". Es gibt drei dieser Farbladungen sowie deren Antifarben. Sie nehmen die Werte ,,rot", ,,grun" und ,,blau" sowie ,,antirot", ,,antigrun" und ,,antiblau" an.

Bei dieser Eigenschaft ist wichtig, da es nur ,,wei e" Teilchen geben kann, Quarks konnen also nur in solchen Kombinationen auftreten.

Beispiele:

Proton: uud

Neutron: udd

: sdu

+ : ud

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Murray Gell-Mann, geboren 1929 in New York, studierte Physik an der Yale University, war als Professor der Physik an verschiedenen amerikanischen Universitaten tatig und erhielt 1969 den Physiknobelpreis fur seine Arbeiten zur Klassi kation der Elementarteilchen. Er erforscht seit seiner Emeritierung an dem von ihm mitbegrundeten interdisziplinar arbeitenden Santa Fe Institute komplexe Syteme.

1.2 Spin bzw Isospin

Jetzt haben wir schon gesehen, da das Proton und das + aus denselben Quarks bestehen. Dennoch handelt es sich um zwei verschiedene Teilchen mit verschiedenen Massen. Sie unterscheiden sich nur durch die Richtung der Spinvektoren der einzelnen Quarks. Das Proton hat den Gesamtspin +1/2, wahrend das + auf den Wert 3/2 kommt. Daher kommt auch die hohere Masse. Man kann also sagen, da es sich beim + um einen angeregten Zustand des Protons handelt, beide Teilchen bestehen zwar aus denselben Bausteinen, aber diese sind anders angeordnet.

1.3 Multipletts

Man kann die Hadronen nun in verschiedene Gruppen einteilen und in Diagrammen auftragen, den sogenannten Multipletts. In diesen Multipletts betrachtet man immer Hadronen mit derselben Quarkzahl und demselben Isospin, auf den Achsen tragt man die Seltsamkeit (sowie in mehrdimensionalen Fallen auch den Charm etc) gegen die 3-Komponente des Isospins auf. Man erhalt so beispielsweise Multipletts fur Baryonen und solche fur Mesonen. Anhand dieser Multipletts kann man Viraussagen tre en, welchte teilchen bzw Resonanzen noch existieren mussen, da sie symmetrisch sein mussen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Das Oktett der pseudoskalaren Mesonen und das Nonett der Vektormesonen