Lexikon - L, M, N, O und P Ladung (schwache) Teilchen können nur dann auf eine der vier fundamentalen Arten wechselwirken, wenn die zugehörigen Austauschteilchen an sie koppeln können. Die Austauschteilchen koppeln aber nur an entsprechende Ladungen. So koppeln z.B. Photonen an elektrische Ladungen. Als schwache Ladung bezeichnet man daher die (zunächst willkürlich) eingeführte Ladung, an die die Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung (W- und Z-Bosonen) koppeln. Der Begriff "Ladung" wurde einfach von der elektrischen Ladung übernommen. Ladung (Zusammenhang zwischen elektromagnetischer und schwacher) Die elektrische (Elementar-) Ladung e und die schwache Ladung g sind über den Weinbergwinkel qw verbunden: e = g.sinqw . Dies ist eines der wichtigsten Ergebnisse der elektroschwachen Vereinigung. Ladungskonjugation    Darunter versteht man die Verwandlung der Teilchen in Antiteilchen, und damit die Umkehrung der Vorzeichen aller elektrischer Ladungen. Elektromagnetische und starke Wechselwirkung sind gegenüber der Ladungskonjugation invariant. Aus Atomen werden unter Ladungskonjugation Antiatome; aus der Invarianzeigenschaft folgt, dass sie exakt dasselbe elektromagnetische Spektrum haben.  Diese Invarianz gilt nicht für die schwache Wechselwirkung.    Lepton    Leptonen sind Teilchen, die nicht stark wechselwirken. Als Leptonen wurden in den 30er, 40er Jahren die Teilchen (Elektron, Müon, Neutrinos) bezeichnet, die eine besonders kleine Masse besitzen. Der Name Lepton leitet sich von der griech. Vorsilbe lepto- (dünn, klein,...) her. Leptonen bilden mit den Quarks die Menge der elementaren Bausteine der Materie im Standardmodell. Das Elektron, das Myon und das Tauon und ihre zugehörigen Neutrinos sind Leptonen. Leptonen haben Spin (Eigendrehimpuls) 1/2. Wechselwirkungsprozesse, an denen nur Leptonen beteiligt sind, werden als leptonisch bezeichnet. Prozesse, bei denen neben Leptonen auch Quarks beteiligt sind, nennt man semileptonisch (mit der lat. Vorsilbe semi- (halb-)).   Luminosität L    Die Luminosität eines Streu-Experiments in einem Speicherring ist ein Maß für die Effizienz des Experiments bzw. des Speicherrings. Ist N die Zahl der Reaktionen in einem Speicherring pro Sekunde, bei einem Wirkungsquerschnitt s der Reaktion, so ist die Luminosität L = N/s (Kurz: "Ereignisrate/Wirkungsquerschnitt"). L hat die Einheit 1 cm-2s-1. Angegeben wird sie üblicherweise in "inversen picobarn pro Sekunde (pb-1s-1)".   Sie ist definiert als:  "(Zahl der Teilchen pro Fläche in Strahl 1).(Zahl der Teilchen pro Fläche in Strahl 2) .   . Durchdringungsfläche : Zeit"  Meson  Der Name Meson leitet sich von der griech. Vorsilbe meso- (mittel-) her. Als Meson wurde 1932 von Yukawa das Austauschteilchen (p-Meson) der starken Kraft bezeichnet, da seine Masse nach Berechnungen zwischen der des Elektrons und der der Nukleonen lag. Es wurde 1947 in der kosmischen Strahlung entdeckt. Heute versteht man unter Mesonen Teilchen, die aus einem Quark und einem Antiquark zusammengesetzt sind. Sie haben ganzzahligen Spin. Der Begriff Antimeson ist überflüssig, da auch das Antiteilchen eines Mesons wieder aus einem Antiquark und einem Quark besteht und somit selbst ein Meson ist.  Mischzustand   Im mikroskopischen Bereich werden Teilchenzustände durch eine quantenmechanische Wellenfunktion Y beschrieben. Man stellt fest, dass manche Teilchen Zustände besitzen, die sich als Kombinationen aus zwei, drei oder mehr Wellenfunktionen anderer Zustände beschreiben lassen (bzw. "gemischt" werden können), z.B. YTeilchen = Y1 + Y2 + Y3.   So existieren die Quarkoniumzustände der leichten Quarks u, d und s nicht in "Reinform", also als uu, dd und ss, sondern es gibt nur Mischzustände, deren Wellenfunktionen Kombinationen der drei reinen Zustände sind, z.B. Yh' = (Yuu + Ydd + Yss)/Ö3. Zur Abkürzung und zur Betonung der enthaltenen Quarks schreibt man meist: h' = (uu + dd + ss)/Ö3.    monochromatisch, -energetisch    Monochromatisch heißt "von einer Farbe bzw. einfarbig" vom griech. chromos (Farbe). Im physikalischen Zusammenhang ist damit gemeint, dass das betrachtete Licht bzw. die Welle nur eine Wellenlänge bzw. Frequenz besitzt. Monoenergetisch heißt dementsprechend "von einer Energie", was bei Photonen oder Teilchen mit zugeordneter De-Broglie-Wellenlänge gleichbedeutend ist mit monochromatisch. Multiplett   Zur Übersicht und Einordnung werden in der Physik Teilchen zu Gruppen mit gemeinsamen Eigenschaften zusammengefasst. Eine Möglichkeit ist es, Teilchen in Koordinatensysteme einzutragen, auf deren Achsen Teilcheneigenschaften wie z.B. die z-Komponente des Isospins I3 und die Hyperladung Y angetragen sind. Trägt man eine Gruppe von Teilchen, z.B. alle Baryonen mit Spin 3/2, in ein solches Koordinatensystem ein, so ordnen sie sich dort zu Gruppen an. Diese Gruppen nennt man auch Multipletts. Bestehen Gruppen aus einem Teilchen, spricht man von einem Singulett, bei zwei Teilchen, von einem Dublett, bei drei von einem Triplett, Quartett, ... . Rechts ist das Dekuplett für Spin-3/2-Baryonen aus 10 Baryonen abgebildet. Nach oben ist die Hyperladung Y = 2.(Q - I3), seitlich die z-Komponente des Isospins I3 aufgetragen, mit Q = elektr. Ladung. Das Dekuplett besteht seinerseits aus einem Isospin-Singulett (W- mit S = -3), einem Isospin-Dublett (X mit S = -2), einem Isospin-Triplett (Y* mit S = -1) und einem Isospin-Quartett (D mit S = 0).     Normierung  Unter Normierung (-sbedingung) versteht man die Bedingung, dass die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen irgendwo im Raum (V¥) zu finden, gleich 1 ist:  ò|Y|2dV¥ = 1   Die Normierung ist eine Randbedingung, die man zum Berechnen von Wellenfunktionen Y benutzt, da sie für alle Y gilt.  Nukleonen  Nukleonen ist der Sammelbegriff für die Bausteine eines Atomkerns, Protonen (p) und Neutronen (n). Sie sind beides Hadronen (Baryonen), bestehen also aus je drei Quarks. p: uud; n: udd  Operator   In der klassischen Mechanik benutzt man die Größen Ort x, Impuls p etc.. In der Quantenmechanik sind diese Größen schwieriger zu fassen. Sie werden durch Rechenvorschriften ersetzt, die auf Wellenfunktionen angewendet werden. Diese Rechenvorschriften nennt man Operatoren. So liefert folgendes Integral einen Impulserwartungswert. Innerhalb des Integrals muss dazu der Impulsoperator ("p-Dach") auf Y angewendet werden: <p> = ò (Y*.  . Y) dV¥ .  Orbit (idealer)  Als Orbit bezeichnet man eine geschlossene Teilchenbahn in einem Beschleuniger. Die durch die Konstruktion eines Beschleunigers festgelegte ideale Bahn der Teilchen bezeichnet man als den idealen Orbit. Teilchen die sich nicht im idealen Orbit befinden, werden mit Hilfe von Fokussierungsmagneten auf diesen gelenkt. Paarbildung  Als Paarbildung bezeichnet man den Prozess, bei dem ein hochenergetisches Photon im Feld eines Atomkerns in ein Elektron-Positron-Paar umgewandelt wird. Neben diesem Prozess der Wechselwirkung zwischen Materie und Photonen gibt es noch den Photoeffekt und den Comptoneffekt . Bei Hochenergieexperimenten (E > ca. 10 MeV) ist lediglich die Paarbildung von Bedeutung. Der umgekehrte Prozess ist die Paarvernichtung (Annihilation). (siehe z.B. ) Parität P    Die Paritätsquantenzahl P (kurz: Parität P) beschreibt, ob die Anwendung des Paritätsoperators P zu einer Änderung des Vorzeichens der Wellenfunktion führt (P = -1) oder das Vorzeichen gleich bleibt (P = +1). Ist P eines Systems (z.B. die vor einer Wechselwirkung vorhandenen Teilchen) vor und nach der Wechselwirkung (WW) gleich, so spricht man von der Erhaltung der Parität bei dieser WW oder Paritätsinvarianz (Sprachgebrauch: "Die WW ist invariant gegenüber der Paritätsoperation"). Ein Quark q hat P = +1, ein Antiquark q P = -1. P ist eine multiplikative Quantenzahl, d.h. ein Baryon (qqq) hat z.B. die Parität P = (+1)³ = +1. (); siehe auch: Paritätsoperator P    Beim Umkehren der Vorzeichen aller Raumkoordinaten (z.B. x wird zu -x) findet eine Raumspiegelung statt. Man spricht von der Raumspiegelungs- oder auch Paritätsoperation. Quantenmechanisch wird diese Operation durch Anwendung des Paritätsoperators P ausgeführt (symbolische Schreibweise: P.r = -r, wobei r für alle Ortsvektoren steht). Unter der Parität versteht man die zugehörige Quantenzahl. (); siehe auch: Parton    Mit Partonen wurden unbekannte, in Experimenten an ihrer Energie erkannte Teilchen bezeichnet, die sich mit den postulierten Quarks als identisch erwiesen. Partonen wird heute als Sammelbegriff für Quarks und Gluonen verwendet.    Pauli-Verbot (oder Pauli-Prinzip)  Der österreichische Physiker Wolfgang Pauli hat 1925 ein Prinzip formuliert, das besagt, dass die Gesamtwellenfunktion zweier identischer Fermionen (Teilchen mit halbzahligem Spin) bei Vertauschen der zwei Teilchen ihr Vorzeichen ändern muss. Dies führt zum sogenannten Pauliverbot: Die Zustände von zwei oder mehr Fermionen dürfen in Bindungen nie in allen Quantenzahlen übereinstimmen. Für Elektronen (Spin 1/2) bedeutet das: Die Elektronenzustände in einem Atom dürfen nur so besetzt werden, dass nie zwei oder mehr Elektronen in allen Quantenzahlen übereinstimmen. Das hat zur Folge, dass z.B. von den beiden Elektronen des Heliumatoms eines Spin á (up, s = +1/2) und eines Spin â(down, s = -1/2) haben muss.   Bei Quarks (Spin 1/2) hatte es z.B. zur Folge, dass man zur "Rettung" des Pauliverbots den drei s-Quarks des W--Baryons verschiedene Quantenzahlen (sog. "Farben") zuordnete um sie unterscheiden zu können.  Photoeffekt (lichtelektrischer Effekt) Als Photoeffekt oder lichtelektrischen Effekt bezeichnet man das "Ausschlagen" von Elektronen aus einem Material durch Photonen, deren Energie E = h.n größer ist als die materialspezifische Austrittsarbeit WA. Man nutzt diesen Effekt, um Lichtsignale (Photonen) in elektrische Signale (Elektronen) umzuwandeln. Der Photoeffekt findet vor allem bei kleinen Energien (keV-Bereich) auf. Bei höheren Energien tretendie anderen Prozesse zwischen Materie und Photonen, der Comptoneffekt (keV bis MeV) und die Paarbildung (E > ca. 10 MeV) auf. (siehe z.B. )   polarisiert, Polarisierung (im teilchenphysikalischen Zusammenhang)  Teilchen besitzen Spins (Eigendrehimpulse). Zeigt der Spin eines Teilchens z.B. in die z-Richtung, so nennt man das Teilchen "in z-Richtung polarisiert". Zeigen die Spins aller Teilchen (bzw. vieler) einer "Stoffprobe" (Gas, Flüssigkeit, Festkörper oder Teilchenstrahl) in die gleiche Richtung, so spricht man von einer (teil-) polarisierten Probe oder Strahl.  Positronium    Das Positronium ist der gebundene Zustand aus einem Elektron und seinem Antiteilchen, dem Positron. Es wird auch als „Atom" aus Positron und Elektron bezeichnet. Sein elektromagnetisches Spektrum kann qualitativ mit dem von Wasserstoff (Proton und Elektron) verglichen werden.    Pulsbetrieb    Wird eine Teilchen- oder Hochfrequenzquelle immer wieder für einen kurzen Zeitabschnitt (ca. 1 Mikrosekunde) betrieben und dazwischen für einen längeren Zeitabschnitt abgeschaltet, spricht man von Pulsbetrieb.