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Lexikon Physik

Elementarteilchen

Elementarteilchen (von lat. elementum „Urstoff, Buchstabe“) im engeren Sinn sind diejenigen Grundbausteine, aus denen sich die gesamte bekannte Materie zusammensetzt und die nicht in noch kleinene Partikel zerlegt werden können. Bis Ende des 19. Jh. dachte man, Atome seien solche elementaren Teilchen (Atom heißt wörtlich „Unteilbares“). Auch der Atomkern und seine Bestandteile, die Nukleonen Proton und Neutron sind in diesem Sinn nicht elementar. Nach heutigem Wissen sind die Quarks, aus welchen die Nukleonen aufgebaut sind, die sog. Leptonen (u. a. Elektron und Neutrinos) und die fundamentalen Austauschteilchen wie das Photon „echte“ Elementarteilchen (siehe Tab.). Jedes dieser Teilchen besitzt außerdem noch ein ebenso elementares Antiteilchen, beim Elektron ist dies das Positron.

Quarks und Leptonen, aus denen sich die bekannte Materie zusammensetzt (nämlich Atomkerne und Atomhülle), sind Fermionen, haben also einen halbzahligen Spin. Die fundamentalen Austauschteilchen dagegen sind Bosonen, sie haben einen ganzzahligen Spin.

  Leptonen Quarks Austauschteilchen
1. Generation Elektron/Positron
ee+
e-Neutrino
\(\nu_\text e\), \(\bar\nu_\text e\)
(Anti-)Up
u, \(\bar{\text u}\)
(Anti-)Down
d, 
\(\bar{\text d}\)

Elektromagn.: Photon \(\gamma\)

Starke Wechselw.: 8 Gluonen g

Schwache Wechselw: \(\text W^\pm\), Z0

Higgs-Boson H

2. Generation Myonen
\(\mu^-\)\(\mu^+\)
\(\mu\)-Neutrino
\(\nu_\mu\), \(\bar\nu_\mu\)
(Anti-)Charm
c, \(\bar{\text c}\)
(Anti-)Strange
s, 
\(\bar{\text s}\)
3. Generation Tauonen 
\(\tau^-\)\(\tau^+\)
\(\tau\)-Neutrino
\(\nu_\tau\), \(\bar\nu_\tau\)
(Anti-)Top
t, \(\bar{\text t}\)
(Anti-)Bottom
b, 
\(\bar{\text b}\)

Im weiteren Sinn nennt man alle Partikel, die kleiner als Atome sind, Elementarteilchen, also auch alle Kombinationen aus zwei, drei oder mehr Quarks oder das sog. Positronium, bei dem ein Elektron ein Positron wie das Proton im Wasserstoffatom umkreist. Die Elementarteilchenphysik ist der Bereich der Physik, der v. a. mit Experimenten an Teilchenbeschleunigern die Eigenschaften dieser subatomaren Partikel untersucht.

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