Leptonen
im Standard-Modell - Die "Geburt" der Leptonen
Im
Gegensatz zu den Quarks nehmen Leptonen nicht an der starken Wechselwirkung
teil. Daher kann man sie einzeln und ungebunden finden und nachweisen.
Diese "Forscher- freundliche" Eigenschaft hat dazu
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geführt, dass das bekannteste Lepton, das Elektron, bereits 1897 von J.J. Thomson
entdeckt wurde, mehr als 60 Jahre vor der Einführung des Quarkmodells
durch Gell-Mann.
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Das nächste Lepton, das Müon, wurde 1937
in der Höhenstrahlung
gefunden, aber leider zunächst (immerhin 9 Jahre lang) für das
von Yukawa 1934 postulierte Austauschteilchen der starken Kraft gehalten.
Erst 1946 stellte man fest, dass das Müon der falsche Kandidat dafür
war, da es überhaupt nicht stark
wechselwirkte. Der Physiker J. Rabi kommentierte das Erkennen des Müon
als neues Teilchen mit den Worten "Who ordered that?" ("Wer hat
denn
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das bestellt?"). 1947 wurde das eigentlich gesuchte Teilchen, das
p-Meson,
gefunden. Aufgrund dieser Verwechslung wird das Müon auch heute noch
fälschlicherweise oft als "m-Meson"
bezeichnet (ein m-Meson
gibt es nicht!).
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Ein
anderes Lepton, das Elektron-Neutrino, wurde wie viele andere Teilchen
auch als "Lückenfüller" gebraucht und eingeführt und erst
Jahre später tatsächlich gefunden.
Im
Jahre 1930 stieß man bei der Untersuchung des Beta-minus-Zerfalls,
bei dem ein Elektron emittiert wird, auf ein Problem: Aufgrund der Energieerhaltung
müsste das emittierte Elektron eine feste Energie besitzen.
Man stellte für das Elektron aber eine kontinuierliche Energieverteilung
fest. Zur Rettung der Energieerhaltung führte W. Pauli ein elektrisch
ungeladenes Teilchen ein, das die Rolle des Trägers der fehlenden
Energie hatte und somit die offensichtliche "Energielücke" schloss.
Enrico Fermi gab ihm 1933 den Namen Neutrino ("kleines neutrales
Teilchen", siehe Abbildung links). Heute wissen wir, dass es sich beim
Beta-minus-Zerfall um das Elektron-Antineutrino handelt. Es dauerte
bis 1959, als Cowan und Reines den experimentellen Beweis für
die Existenz von Neutrinos erbringen
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konnten.
In den späten 50er und frühen 60er Jahren führte die
scheinbare Verletzung der Erhaltung der Anzahl
der Leptonen bei einer Teilchenreaktion - zur Aufteilung der Neutrinos
in zwei Arten, das Elektron-Neutrino und das Müon-Neutrino.
Das
schwerste Lepton, das Tauon und sein Tauon-Neutrino wurden
erst Ende der 70er Jahre entdeckt.
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