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Leptonen im Standard-Modell - Gebundene Zustände aus Leptonen - Das Positronium 

Vielen Eigenschaften und physikalischen Zusammenhängen ist man durch die Untersuchung besonders einfacher Systeme - meist aus zwei Teilchen - auf die Spur gekommen. Das Paradebeispiel der Physik ist das Wasserstoffatom aus einem Proton als Kern und einem   Elektron.  
Eine Stufe darunter - auf Ebene der Quarks - gibt es ähnlich einfache Systeme, die sogenannten Quarkonium-Teilchen aus Quark und Antiquark gleichen Flavours, wie z.B. das Charmonium. 

Das wichtigste Beispiel eines gebundenen Zustands aus Leptonen ist das Zwei-Teilchen-System "Positronium". Es ist der gebundene Zustand eines Elektrons (e-) und seinem gleichschweren, einfach positiv geladenen Antiteilchen, dem Positron (e+). Die Bindung der beiden besteht aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Ladungen. Die Lebensdauer eines Positroniums ist begrenzt, denn kommen sich Teilchen und Antiteilchen zu nahe, vernichten sie sich und zerstrahlen in elektromagnetische Energie (Photonen). Die Energie der entstandenen Photonen kennzeichnet den Zustand, in dem sich das Positronium befand, wie ein Fingerabdruck. Bei vielen Messungen von Photonen einer e--e+-Paarvernichtung erhält man ein Energiespektrum, dessen Termschema-Struktur der des Wasserstoffatoms entspricht. Lediglich die Energiebereiche, in denen die Niveaus liegen, sind unterschiedlich.  kommen sich Elektron und Positron zu nahe, vernichten sie sich

Neben dem gebundenen System aus Elektron und Positron wurde auch bereits der gebundene Zustand aus den Leptonen Anti-Müon (m+) und Elektron (e-), das sogenannte "Müonium", nachgewiesen. Im Gegensatz zum Elektron hat das Müon keine unendliche Lebensdauer, sondern zerfällt bereits nach wenigen ms. Das Müonium ist daher sehr schwierig nachzuweisen.  
Noch schwieriger wäre die Beobachtung eines denkbaren "Tauoniums" aus Tauon und Anti-Tauon. Die Lebensdauer des Tauons beträgt aber nur einige 10-13 s. Man hat es noch nie beobachtet. 

Die Betrachtung von Kombinationen zweier Leptonen zu einem gebundenen System sollte zeigen, dass auch sie und nicht nur die Quarks untereinander Bindungen eingehen können. 

Wer das Quiz über Leptonen noch nicht gemacht hat, kann es hier zum Quiz über die Leptonen nachholen.  
 
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