Hallo,
ich gebe ein paar Grundlagen aus "Symetrie - Bauplan der Natur" von Henning Genz wieder:
Protonen und Neutronen bestehen aus Quarks und Gluonen (engl. für Leim).
Quarks unterscheiden sich durch Flavor (Geschmack) und Color (Farbe).
Der Flavor ist eine "öffentliche", der Color eine "private" Eigenschaft.
Die elektrische Ladung eines Quarks gehört auch zu seien öffentlichen Eigenschaften. Aus Quarks zusammengesetzte Teilchen tragen als elektrische Ladung die Summe der Ladungen der Quarks. Alle Gesamtladungen, die durch die Quarkzahl eines Teilchen möglich sind, kommen tatsächlich vor. Die Quarkladung läßt sich deshalb durch Differenzenbildung aus der Ladung des Teilchen rekonstruieren, daher "öffentliche" Eigenschaft.
Anders beim Color. Hier kommen in Teilchen nur Kombinationen vor, die immer zur Gesamtfarbe Weiß gemischt sind.
Daneben gibt es die öffentliche Eigenschaften Isospin sowie Strange und Charm.
Es gibt es vier Quarktypen mit niedrigster Masse: up, down, strange, charm :
down (d) (-1/3 elektr. Ladung, 0 strange, 0 charm)
up (u) (+2/3 elektr. Ladung, 0 strange, 0 charm)
strange (s)(-1/3 elektr. Ladung, -1 strange, 0 charm)
charm (c) (+2/3 elektr. Ladung, 0 strange, 1 charm)
und deren Antiquarks <u>d</u>, <u>u</u>, <u>s</u>, <u>c</u>.
Experimentell kennt man darüber hinaus noch das bottom Quark, der Theorie nach noch das top Quark.
Baryonen bestehen aus drei Quarks: z.B.
Proton (uud, +1 elektr. Ladung, 0 strange, 0 charm)
Neutron(udd, 0 elekttr. Ladung, 0 strange, 0 charm)
Omega- (sss, -1 elektr. Ladung, -3 strange, 0 charm)
Mesonen bestehen aus 1 Quark und 1 Antiquark, z.B.:
Pi+ (<u>d</u>u, +1 elektr. Ladung, 0 str., 0 charm)
K- (<u>u</u>s, -1 elektr. Ladung, -1 str., 0 charm)
(Mesonen z.B. pi-Mesonen) stellen die Austauschteilchen der effektiven starken Wechselwirkung dar ->Quantenfeldtheorie).
Versucht man das Quark und Antiquark eines Mesons zu trennen, so benötigt man mit zunehmender Entfernung immer mehr Energie, da die Kraft, anders als die elektromagnetische Kraft mit der Entfernung nicht abnimmt. Laut Einstein ist Energie ein Äquivalent zu Masse, deshalb entstehen bei hinreichender Energie des Trennungsversuchs neue Quarks. Quarks treten daher nie alleine auf. "Confinement" (Einschließung) heißt die Tatsache, daß Quarks in Teilchen aneinander so gebunden sind, dass es unmöglich ist, sie zu vereinzeln.
Eine weitere merkwürdige Eigenschaft ist die "asymtotische Freiheit", je weiter zwei Quarks von einander entfernt sind, desto stärker beeinflussen sie sich und umgekehrt: Man stelle sich zwei Kugel an einem Gummiband vor, je weiter auseinander desto stärker die Gummikraft.
Confinement und asymtotische Freiheit machen die Welt der Quarks und Gluonen zu einer verkehrten Welt. Um sich in der Welt der Quarks und Gluonen zu orientieren arbeitet man mit dem Prinzip der Symmetrieen. Die Problematik besteht bis heute darin, dass es verschiedene Symmetriebrüche gibt.
Leptonen ist die Bezeichnung für Teilchen mit einem Spin 1/2, die, anders als die Quarks, keine starke Wechselwirkung besitzen.
Vertreter sind, Elektron, Neutrino, das µ-Teilchen etc. Zu Jedem geladenen Lepton wiederum gibt eigene Neutrinos. Warum es sie gibt, weiß keiner. Kommentar des Physiknobelpreisträgers I.I. Rabi zum µ: "Wer hat das bestellt?"
Das "Standardmodell" der starken und schwachen Wechselwirkungen beruht auf den Farbsymmetrieen der Quantenchromodynamik und den Symmetrieen der elektroschwachen Theorie.
Das Standardmodell ist nicht das letzte Wort, dafür ist es zu kompliziert und kann fundamentale Tatsachen nicht erklären, warum z.B. die Quantifizierung der elektr. Ladung gegeben ist (in Teilchen immer ganzzahlig ist).
Eine der unverstandenen Symmetrieen des Standardmodells ist die Erhaltung der Baryonenzahl (Materie). Denn woher soll die Materie kommen, wenn es sie gemäß der Symmetrie immer gegeben haben muss.?
Gemäß Standardmodell kommt man auf 18 fundamentale Teilchen, zählt man die Colors mit sind es 37 Teilchen. Davon sind 12 (mit Colors 24) Materieteilchen, 5 (mit Colors 12) Austauschteilchen und eines ist das Higgs-Boson.
Die Materieteilchen besitzen bei den gegenwärtigen Energiedichten (im Gegensatz zu Energiedichten z.B. während des Urknalls) keine erkennbare Struktur.
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Es waren die einfachsten Passagen, die ich gefunden habe. Mache deutlich, das die Quarkstheorie schlecht begreiflich ist, ähnllich wie die Quantentheorie (z.B. Licht als Welle und als Photonteilchen, je wie man es braucht.), dass sie wissenschaftlich noch längst nicht gesichert ist, mangels direkter Beobachtbarkeit.
Viele Fragen - mit fundamentaler Wirkung - sind weitgehend ungeklärt: z.B. haben die Fragen
- Können Protonen zerfallen?
- Haben Neutrinos Masse?
Auswirkung auf die Größe und Verhalten des Universiums.
Das zum Einstig
bis hierhin hat eh die Hälfte der Mitschüler auf Durchzug geschaltet.
Grüße
Kalle
