teilchencharakteristika

Teilchencharakteristika bezeichnet die charakteristischen Merkmale, mit denen Teilchen beschrieben und unterschieden werden. Sie gelten sowohl für elementare Teilchen als auch für zusammengesetzte Zustände wie Hadronen. Zentrale Eigenschaften sind Ruhemasse m, elektrische Ladung Q, der intrinsische Spin s sowie weitere Quantenzahlen wie Leptonen- bzw. Baryonenzahl, Flavour, Farbladung und Isospin. Lebensdauer und Zerfallsmodi geben an, wie sich instabile Teilchen auflösen. Die Energie-Impuls-Beziehung E^2 = (pc)^2 + (mc^2)^2 verbindet Energie, Impuls und Ruhemasse. Photonen haben keine Ruhemasse, Elektronen und Quarks tragen Ladung, während Bosonen wie Photonen, W- und Z-Bosonen Spin 1 besitzen.

Wechselwirkungen und Kopplungen spielen eine zentrale Rolle: Teilchen tragen unterschiedliche Ladungen, die bestimmen, an welchen Feldern sie interagieren. Dazu gehören elektrische Ladung, Farbladung bei der starken Wechselwirkung sowie schwache Isospin- und Hypercharge. Abhängig von Spin und Statistik folgt die Teilchenstatistik: Fermionen unterliegen der Fermi-Dirac-Statistik, Bosonen der Bose-Einstein-Statistik. Die Stabilität oder Instabilität von Teilchen wird durch Lebensdauer und mögliche Zerfallskanäle beschrieben.

Messung und Interpretation: Die Charakteristika werden in Experimenten durch Detektoren, Messung von Energie und Impuls, Lebensdaueranalysen, sowie durch Bestimmung von Kopplungskonstanten und Reaktionsfähigkeiten ermittelt. Aus den Eigenschaften ergeben sich Vorhersagen über Reaktionskanäle, Cross Sections und mögliche neue Teilchen.

Beispiele: Elektron (m ≈ 0, Q = −e, s = 1/2), Proton (m ≈ 938 MeV/c^2, Q = +e, s = 1/2), Photon (m = 0, Q = 0, s = 1), Neutrino (m sehr klein, Q = 0, s = 1/2). Grundsätzlich unterscheiden sich elementare Teilchen von zusammengesetzten Objekten wie Hadronen, die aus Quarks gebildet werden. Diese Charakteristika bilden die Grundlage der Beschreibung von Teilchen in der Physik.