Dieser Artikel befasst sich mit der Klasse von Elementarteilchen. Zur gleichnamigen griechischen Münze/Unterwährung siehe Lepton (Münze).

Mit Leptonen (von griechisch λεπτός leptós ‚dünn‘, ‚klein‘, ‚fein‘)[1] bezeichnet man eine Klasse von Elementarteilchen, von denen man annimmt, dass sie zusammen mit den Quarks und den Eichbosonen die fundamentalen Bausteine bilden, aus denen sich die Materie zusammensetzt. Dies wird im Standardmodell der Elementarteilchen der Physik beschrieben.

Das Standardmodell mit den Leptonen in grün

Historisch ist der Name Lepton in Abgrenzung zu zwei anderen Teilchenklassen gewählt, und zwar den Mesonen („mittelgewichtig“) und den Baryonen („schwergewichtig“). Mesonen und Baryonen zählen zu den Hadronen. Wie sich herausstellte, sind diese Hadronen aus je zwei Quarks (Mesonen) bzw. je drei Quarks (Baryonen) zusammengesetzt, also nicht elementar. Unter den Leptonen gibt es auch Teilchen, die keineswegs „leicht“ sind. So ist beispielsweise das τ-Lepton etwa doppelt so schwer wie ein Proton. Zum Zeitpunkt der Namensgebung war das Tauon allerdings noch unbekannt.

Insgesamt gibt es sechs Leptonen, die aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften in drei sogenannte Generationen aufgeteilt werden. In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften der Leptonen zusammengefasst.

Name Symbol Elektrische Ladung (Ruhemasse · c²) in MeV Lebensdauer in s Generation
Elektron $ e $ −1 0,511 $ \infty $ (stabil) 1
Elektron-Neutrino $ \nu_e $ 0 < 2 · 10−6 $ \infty $ (stabil) 1
Myon $ \mu $ −1 105,66 2,197 · 10−6 2
Myon-Neutrino $ \nu_\mu $ 0 < 0,17 $ \infty $ (stabil) 2
Tauon $ \tau $ −1 1777 3,4 · 10−13 3
Tauon-Neutrino $ \nu_\tau $ 0 < 15,5 $ \infty $ (stabil) 3

Leptonen unterliegen der schwachen Wechselwirkung und der Gravitation. Sofern sie eine elektrische Ladung tragen, wechselwirken sie auch durch die elektromagnetische Wechselwirkung. Alle Leptonen sind Fermionen und besitzen einen Spin ½.

Elektron, Myon und Tauon tragen eine negative Elementarladung. Die Neutrinos sind nicht geladen, unterscheiden sich aber durch ihren Flavour (e, $ \mu $ oder $ \tau $). Zu jedem Lepton existiert ein Antiteilchen. Die Anti-Neutrinos haben keine elektrische Ladung, die elektrische Ladung der Antiteilchen von Elektron, Myon und Tauon ist eine positive Elementarladung.

Für den Fall, dass die Flavour-Eigenzustände nicht den Massen-Eigenzuständen der Neutrinos entsprechen, ist der Flavour keine Erhaltungsgröße mehr. Für ein Neutrino, das im Eigenzustand e erzeugt wurde, gibt es nach einer gewissen Zeit eine Wahrscheinlichkeit, auch im Zustand $ \mu $ oder $ \tau $ nachgewiesen zu werden (Neutrinooszillationen). Dieses Modell kann das Defizit des auf der Erde gemessenen Flusses der Sonnen-Neutrinos erklären (Solares Neutrinodefizit). Diesen Ergebnissen zufolge haben Neutrinos eine Ruhemasse größer Null.

Siehe auch

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Lepton – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Wilhelm Gemoll: Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch. München/Wien 1965.

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

21.10.2021
Teilchenphysik
Auf der Jagd nach Hyperkernen
Mit dem WASA-Detektor wird bei GSI/FAIR gerade ein besonderes Instrument aufgebaut.
18.10.2021
Galaxien | Schwarze Löcher
Entwicklung von heißem Gas von einem aktiven Schwarzen Loch
Ein internationales Team hat zum ersten Mal die Entwicklung von heißem Gas beobachtet, das von einem aktiven Schwarzen Loch stammt.
15.10.2021
Elektrodynamik | Festkörperphysik
Ultraschneller Magnetismus
Magnetische Festkörper können mit einem Laserpuls entmagnetisiert werden.
16.10.2021
Planeten | Elektrodynamik | Thermodynamik
Neues von den ungewöhnlichen Magnetfeldern von Uranus und Neptun
Tausende Grad heißes Eis - Wie es bei millionenfachem Atmosphärendruck entsteht und warum dieses leitende superionische Eis bei der Erklärung der ungewöhnlichen Magnetfelder der Gasplaneten Uranus und Neptun hilft.
14.10.2021
Elektrodynamik | Quantenphysik
Exotische Magnetzustände in kleinster Dimension
Einem internationalen Forscherteam gelang es erstmals, Quanten-Spinketten aus Kohlenstoff zu bauen.
15.10.2021
Sterne
Magentische Kräfte der Sonne: schnellere geladene Teilchen beobachtet
Protuberanzen schweben als riesige Wolken über der Sonne, gehalten von einem Stützgerüst aus magnetischen Kraftlinien, deren Fußpunkte in tiefen Sonnenschichten verankert sind.
14.10.2021
Planeten | Sterne
Der Planet fällt nicht weit vom Stern
Ein Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung von Planeten und ihrem jeweiligen Wirtsstern wurde in der Astronomie schon lange vermutet.
12.10.2021
Kometen und Asteroiden
Lerne die 42 kennen: Einige der größten Asteroiden fotografiert
Mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile haben Astronom:innen 42 der größten Objekte im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter abgelichtet.
06.10.2021
Elektrodynamik | Festkörperphysik
Forschungsteam beobachtet eigenes Magnetfeld bei Doppellagen-Graphen
Normalerweise hängt der elektrische Widerstand eines Materials stark von dessen Abmessungen und elementarer Beschaffenheit ab.
05.10.2021
Festkörperphysik | Quantenphysik
Neue Art von Magnetismus in Kult-Material entdeckt
Ein internationales Wissenschaftsteam macht eine wegweisende Entdeckung in Strontiumruthenat.