Elementarteilchen – Lernwege
Elementarteilchen – Lexikoneinträge
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[griech. atomos »unteilbar«]: Kleinstes mit chemischen Methoden nicht weiter zerlegbares Teilchen eines chemischen Elements. Es ist aus drei Arten von Elementarteilchen aufgebaut: Protonen , Neutronen (beide zusammen werden auch als Nukleonen bezeichnet) und Elektronen. Die Protonen, die je eine positive Elementarladung tragen, und die ungeladenen Neutronen bilden den Atomkern , der sich im Zentrum des Atoms befindet. Die ihn umgebende Atomhülle setzt sich aus den Elektronen zusammen, die je eine negative Elementarladung tragen. Da jedes Atom im Kern genauso viele Protonen trägt wie Elektronen...
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Das Elektron (griech. „Bernstein“) e – das leichteste elektrisch geladene stabile Elementarteilchen . Sein Antiteilchen ist das Positron e + . Die Ruhemasse des Elektrons ( Elektronenmasse ) ist \(m_\text e = 9,109 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}\) , dies entspricht einer Ruheenergie von 511 keV. Die (negative) elektrische Ladung beträgt genau eine Elementarladung , also \(e = 1,602 \cdot 10^{-19}\,\text{C}\) . Der Spin oder quantenmechanische Eigendrehimpuls ist 1/2, das Elektron ist also ein Fermion . Außerdem wird es zu den Leptonen gezählt, da es farbneutral ist, d. h. die starke Wechselwirkung...
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[griech. Elektron »Bernstein«], Symbol e – oder e: Elementarteilchen , das neben dem Proton und dem Neutron der wichtigste Baustein aller Atome ist. Das Elektron trägt eine negative Elementarladung ( e = 1,602176 x 10 –19 Coulomb), seine Ruhemasse beträgt m e = 9,1094 x 10 –31 kg, also nur rund den 2000sten Teil der Masse eines Protons oder Neutrons. Die Ruheenergie des Elektrons ist e = 0,511 MeV. Das Elektron ist ein stabiles Elementarteilchen. Es kann als geladener Massenpunkt oder als Materiewelle betrachtet werden.
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Formelzeichen e : Kleinste bisher nachgewiesene und in freier Form auftretende negative oder positive elektrische Ladung: e = 1,602176 49 · 10 –19 Coulomb. Träger der Elementarladung sind die Elementarteilchen . So trägt das Elektron eine negative, das Proton eine positive Elementarladung. Jede elektrische Ladung ist ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung.
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Die Halbwertszeit t 1/2 bzw. t H und die Lebensdauer \(\tau\) sind zwei gleichwertige Größen zur Beschreibung von radioaktiven und anderen exponentiellen Zerfällen. Dabei ist die Halbwertszeit t 1/2 der Zeitraum, in dem die Anzahl N der betrachteten Nuklide (oder wovon auch immer) auf die Hälfte ihres Anfangswerts N 0 abgesunken ist. Die H. lässt sich aus dem radioaktiven Zerfallsgesetz bei gegebener Zerfallskonstante \(\lambda\) direkt ausrechnen, man erhält: \(t_{1/2} = \dfrac{\ln 2}\lambda\) . Die Lebensdauer \(\tau\) wird dagegen definiert als die Zeit, nach welcher N um einen Faktor 1...
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Die kosmische Strahlung ( Höhenstrahlung ) ist eine sehr energiereiche Strahlung aus dem Weltraum, die zum großen Teil in der oberen Schichten der Erdatmosphäre absorbiert wird und daher früher nur in höheren Lagen oder mit Ballonexperimenten gemessen werden konnte. Sekundäre Folgeprodukte lassen sich jedoch auch noch in großen Tiefen im Meer sowie in der Erdkruste (in Form von Myonen und Neutrinos ) nachweisbar sind. Man unterscheidet zwei Arten von kosmischer Strahlung: Die primäre kosmische Strahlung stößt aus allen Richtungen auf die Erdatmosphäre. Sie besteht zu etwa 85 % aus Protonen...
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Mesonen (von griech. mesos „der Mittlere“ [zwischen Leptonen und Baryonen]) sind aus zwei Quarks zusammengesetzte subatomare Teilchen. Sie bestehen immer aus einem Quark und einem Antiquark, von denen jeweils eine die Antifarbe der Farbe des anderen trägt, sodass die Partikel nach außen farbneutral sind. Mesonen haben ganzzahligen Spin , und zwar entweder s = 0 (die Spins der beiden Quarks sind antiparallel) oder s = 1 (Einzelspins parallel). Damit sind sie Bosonen . Die leichtesten Mesonen enthalten nur u- und d-Quarks. Die Spin-0-Kombinationen sind die Pionen , die es mit der Ladung + e , –...
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Myon und Tauon sind als geladene Leptonen die „großen Geschwister“ des Elektrons . Außer in ihrer Masse und Lebensdauer sind die drei Teilchen identisch. Das Myon ist mit einer Masse (genauer: Ruheenergie ) von 106 MeV das leichstete nicht stabile Elementarteilchen . Seine Lebensdauer ist mit 2,2 ms extrem lang für die Verhältnisse der Elementarteilchenphysik, aber dennoch zu kurz, um mit annähernd Lichtgeschwindigkeit von der Hochatmosphäre bis zum Erdboden zu gelangen. Dass man trotzdem Myonen aus der kosmischen Strahlung am Erdboden beobachtet, ist ein direkter Beweis der von der Speziellen...
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Ein Neutrino (ital. »kleines Neutron«) ist ein sehr leichtes, elektrisch und farbneutrales Elementarteilchen aus der Gruppe der Leptonen . Wie bei den geladenen Leptonen gibt es genau drei Arten von Neutrinos sowie deren Antiteilchen. Sie sind nach den zugehörigen geladenen Leptonen benannt: Elektron-Neutrino \(\nu_\text e\) , Myon-Neutrino \(\nu_\mu\) und Tauon-Neutrino \(\nu_\tau\) bzw. Antielektron-Neutrino usw. ( \(\bar\nu_\text e\) , \(\bar\nu_\mu\) , \(\bar\nu_\tau\) ). Der Spin der Neutrinos beträgt s = 1/2, sie sind also Fermionen . Ihre Masse ist sehr klein, aber größer als null...
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Symbol n: Elementarteilchen , das zusammen mit dem Proton Baustein aller zusammengesetzten Atomkerne ist. Das Neutron ist elektrisch neutral. Seine Ruhemasse beträgt 1,674927 • 10 –27 kg und ist nur wenig größer als die des Protons, aber nahezu 2000-mal so groß wie die des Elektrons .
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Das Neutron n ist ein elektrisch neutrales, relativ langlebiges Elementarteilchen mit der Ruhemasse mn = 1,0087 u = \(1,675 \cdot 10^{-27}\,\text{kg}\) bzw. einer Ruheenergie von 939,565 MeV. Die Ruheenergie ist damit um rund 1,3 MeV größer als die des Protons , weswegen freie Neutronen mit einer Halbwertszeit von 880 s (knapp 15 min) sich per Betazerfall in Protonen verwandeln. Das Neutron wurde 1932 von James Chadwick entdeckt. Neutron und Proton nennt man zusammen auch Nukleonen ( Kernbausteine ). Sie haben viele Eigenschaften gemeinsam: sie bestehen beide aus drei Quarks (Neutron: udd...
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(Pauli-Verbot): Nach Wolfgang Pauli (* 1900, † 1958) benanntes, grundlegendes Prinzip der Quantenmechanik. Es besagt, dass in einem Atom niemals zwei Elektronen im selben Energiezustand sein können; sie müssen sich wenigstens in einer der vier Quantenzahlen unterscheiden. Das Pauli-Prinzip ist ein Spezialfall eines Naturgesetzes, das für alle Fermionen ( Elementarteilchen mit halbzahligem Spin) in einem Quantensystem gilt und das verbietet, dass zwei Fermionen in ihren Quantenzahlen übereinstimmen.