Warum gibt es Myonen ?

[irony]

Myonen sind Elementarteilchen, die sich nicht weiter zerlegen lassen.
Sie haben dieselbe Ladung wie Elektronen, aber eine 207-fache Masse.

Ein neues Experiment am Fermilab zeigt ein Ungleichgewicht zwischen Myonen und Antimyonen.
D.h. es werden 1% mehr Myonen als Antimyonen produziert.

Sind Myonen einfach nur eine Laune der Natur ?

Was ich meine: Atome, Moleküle usw. bestehen aus Quarks und Elektronen.
Myonen werden nicht gebraucht.

Was nützen uns Myonen ?

Wäre auch ein Universum ohne Myonen vorstellbar, oder gibt es einen zwingenden Grund für ihre Existenz ?

[Spocky]

Ein neues Experiment am Fermilab zeigt ein Ungleichgewicht zwischen Myonen und Antimyonen.
D.h. es werden 1% mehr Myonen als Antimyonen produziert.

Vielleicht ist genau das der Grund dafür, dass mehr Materie als Antimaterie vorhanden war und dass es heute feste Materie und letztenendes auch uns gibt...

Ich bin jetzt nicht genug bewandert auf dem Gebiet, aber wäre ja eine Möglichkeit.

Woher hast du das mit dem Ungleichgewicht?

[Cordess]

Fermilab: Neue Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie entdeckt - SPIEGEL ONLINE - Nachrichten - Wissenschaft

[Bynaus]

Was nützen uns Myonen ?

Das Universum ist nicht nach dem Nutzen und Bedarf des Menschen gebaut...

Übrigens, eines Tages könnten die Myonen, gerade für den Menschen, sehr wichtig werden. Dann nämlich, wenn wir es schaffen, die letzten Probleme der Myon-katalysierten Fusion (die einzige funktionierende und weit herum anerkannte Form der kalten Fusion) aus dem Weg zu räumen.

[irony]

Das Universum ist nicht nach dem Nutzen und Bedarf des Menschen gebaut...

Sondern ?

Übrigens, eines Tages könnten die Myonen, gerade für den Menschen, sehr wichtig werden.

Für wen den sonst noch ?

Dann nämlich, wenn wir es schaffen, die letzten Probleme der Myon-katalysierten Fusion (die einzige funktionierende und weit herum anerkannte Form der kalten Fusion) aus dem Weg zu räumen.

Gibt es noch anderen Nutzungsmöglichkeiten ?

Was ich eigentlich wissen wollte, ist, was in der Natur nicht möglich wäre, wenn es keine Myonen gäbe. Wenn es keine Neutrinos gäbe, wären z.B. keine Beta-Zerfälle von Atomkernen möglich.

Ist es möglich, dass das Myon nichts anderes als ein Elektron in einem höheren Ruhemasse-Zustand ist ? Oder kann man eine Umwandlung eines Myons in ein Elektron ausschließen ?

Wie bekommen eigentlich Elektron und Myon ihre unterschiedliche Ruhmasse ?
Der einzige Unterschied ist doch die Masse, oder ?

[Bynaus]

Sondern ?

Ich vermisse den Smiley...

Was ich eigentlich wissen wollte, ist, was in der Natur nicht möglich wäre, wenn es keine Myonen gäbe. Wenn es keine Neutrinos gäbe, wären z.B. keine Beta-Zerfälle von Atomkernen möglich.

Myonen entstehen nur bei Hochenergie-Kollisionen, etwa bei der kosmischen Strahlung. Aber wer weiss, wo überall sie noch eine Rolle spielen...

Ist es möglich, dass das Myon nichts anderes als ein Elektron in einem höheren Ruhemasse-Zustand ist ? Oder kann man eine Umwandlung eines Myons in ein Elektron ausschließen ?

Myon und Elektron sind einander korrespondierende Teilchen in zwei verschiedenen Teilchenfamilien. Es gibt - im sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik - deren drei:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/00/Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg

Die "Elektron-Familie" (oder auch "-Generation"), die "Myon-Familie" und die "Tauon-Familie". Das Tauon ist dann nochmals deutlich schwerer und noch instabiler als das Myon. Myonen zerfallen in Elektronen oder Positronen (und Neutrinos), je nach Ladung.

[irony]

Myonen entstehen nur bei Hochenergie-Kollisionen, etwa bei der kosmischen Strahlung.

Gibt es keine Beta-Zerfälle, bei denen Myonen aus dem Kern kommen ?

Die "Elektron-Familie" (oder auch "-Generation"), die "Myon-Familie" und die "Tauon-Familie". Das Tauon ist dann nochmals deutlich schwerer und noch instabiler als das Myon.

Danke für den Link. Ich finde diese Familien sehr seltsam.
Unterscheiden sich Elektron, Myon und Tauon nur durch die Masse ?
Und was hat es mit den drei verschiedenen Neutrinos auf sich ?
Durch was unterscheiden die sich ?

Myonen zerfallen in Elektronen oder Positronen (und Neutrinos), je nach Ladung.

Hier zu sagt Wikipedia aber:

Nach weiteren Zerfallsmöglichkeiten wird derzeit gesucht, z. B. der so genannten Myon-Elektron-Konversion, \mu^- + Z\ \rightarrow\ e^- + Z. Dies wäre ein eindeutiges Zeichen sogenannter Neuer Physik, was bedeutet, dass dieser Prozess im Standardmodell der Teilchenphysik nicht vorgesehen ist.

[Bynaus]

Gibt es keine Beta-Zerfälle, bei denen Myonen aus dem Kern kommen ?

Nein. Kernspaltungen sind zu wenig energiereich, als dass dabei Myonen entstehen könnten.

Unterscheiden sich Elektron, Myon und Tauon nur durch die Masse ?

Masse und Stabilität.

Hier zu sagt Wikipedia aber

Ich meinte eher das hier: Muon - Wikipedia, the free encyclopedia Was du zitiert hast, sind die (hypothetischen) Neutrino-freien Myon-zu-Elektron-Zerfälle.

[irony]

Masse und Stabilität.

Warum ist das Myon nicht stabil ?

Ich meinte eher das hier: Muon - Wikipedia, the free encyclopedia Was du zitiert hast, sind die (hypothetischen) Neutrino-freien Myon-zu-Elektron-Zerfälle.

Wenn ich es richtig sehe, zerfällt ein Myon in ein Neutrino und ein W-Boson.
Das W-Boson zerfällt weiter in ein Elektron und ein Neutrino.

Ist das Myon nun ein nicht mehr weiter zerlegbares Elementarteilchen, oder nicht ?
Die Definition heißt ja:

In particle physics, an elementary particle or fundamental particle is a particle not known to have substructure; that is, it is not known to be made up of smaller particles.

Woher kommt dann das W-Boson ?

[McWire]

@ Frage nach der Existenz

Es ist doch ganz einfach: Symmetrie

Es gibt 3 Quark-Familien und es gibt 3 Lepton-Familien.

Warum ist das Myon nicht stabil ?

Zu schwer.. Solange es einen Weg gibt, wie sich Leptonen ineinander umwandeln können, werden sich schwere, energiereiche Leptonen immer zu den leichtesten, energetisch kleinsten Leptonen umwandeln.

Darum sind auch die Strange-, Charmed-, Bottom- und Top-Quarks instabil, weil sie sich in Up- und Down-Quarks umwandeln können.

Woher kommt dann das W-Boson ?

Die W- und Z-Bosonen sind quasi die Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung. Da Leptonen-Umwandlungen genau wie Quark-Umwandlungen auch der schwachen Wechselwirkung unterliegen, wird die überschüssige Masse/Energie in ein Boson abgesondert.

Diese komischen Zerfälle dienen ja nur der Ladungserhaltung.

Beim Beta-Zerfall entstehen die (Anti-)Neutrinos auch nur deswegen, damit die Leptonenzahl erhalten bleibt.. wirklich notwendig sind sie also aus Sicht der anderen Erhaltungsgrößen und der Energieerhaltung nicht.

[irony]

Es ist doch ganz einfach: Symmetrie

Es gibt 3 Quark-Familien und es gibt 3 Lepton-Familien.

Das verstehe ich auch nicht. Warum muss es zu jeder Quark-Familie eine Leptonen-Familie geben ? Das Schema ist ja sehr schön, aber für mich nicht zwingend logisch. In welcher Beziehung etwa stehen Myon und Strange-Quark ?

[Mondkalb]

Warum ist das Myon nicht stabil ?

Wenn ich es richtig sehe, zerfällt ein Myon in ein Neutrino und ein W-Boson.
Das W-Boson zerfällt weiter in ein Elektron und ein Neutrino.

Ist das Myon nun ein nicht mehr weiter zerlegbares Elementarteilchen, oder nicht ?
Die Definition heißt ja:
Woher kommt dann das W-Boson ?

Das W-Boson ist das Austauschteilchen, das die schwache Wechselwirkung vermittelt. Genau so wie das Photon die elektromagnetische Wechselwirkung vermittelt.

[irony]

Das W-Boson ist das Austauschteilchen, das die schwache Wechselwirkung vermittelt. Genau so wie des Photon in die elektromagnetische Wechselwirkung vermittelt.

Genau so kann es nicht sein. Wenn ein Elektron mit einem anderen Elektron über ein Photon wechselwirkt, bleibt das Elektron ein Elektron.

Hier wandelt sich das Myon aber in ein Neutrino um.

Vielleicht sind ja auch Neutrinos die realen Teilchen, und das Myon ist nur eine Art Ladung des Neutrinos. Es könnte doch auch sein, dass Teilchen Ladung und Masse abgeben können ?

[McWire]

Das verstehe ich auch nicht. Warum muss es zu jeder Quark-Familie eine Leptonen-Familie geben ? Das Schema ist ja sehr schön, aber für mich nicht zwingend logisch. In welcher Beziehung etwa stehen Myon und Strange-Quark ?

Das zu erklären fällt mir als Nicht-Berufs-Physiker auch nicht leicht. Ich vermute einfach mal, dass auch hier Erhaltungsgrößen eine Rolle spielen.

Bei der Umwandlung von Quarks entstehen ja auch Leptonen und da die Massedifferenzen so groß sind, müssen entweder sehr schwere Leptonen entstehen oder sehr schnelle leichte Leptonen.

Die Natur bevorzugt hier den Weg der möglichst schweren Leptonen.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
McWire schrieb nach 2 Minuten und 26 Sekunden:

Genau so kann es nicht sein. Wenn ein Elektron mit einem anderen Elektron über ein Photon wechselwirkt, bleibt das Elektron ein Elektron.

Hier wandelt sich das Myon aber in ein Neutrino um.

Vielleicht sind ja auch Neutrinos die realen Teilchen, und das Myon ist nur eine Art Ladung des Neutrinos. Es könnte doch auch sein, dass Teilchen Ladung und Masse abgeben können ?

Falscher Denkansatz. Das Neutrino entsteht nur um die Leptonenzahl zu erhalten. Die eigentliche Energie des Myon wird in das W-Boson gesteckt, was ja auch eine relativ große Ruhemasse hat.

[irony]

Das Neutrino entsteht nur um die Leptonenzahl zu erhalten. Die eigentliche Energie des Myon wird in das W-Boson gesteckt, was ja auch eine relativ große Ruhemasse hat.

Da bin ich skeptisch: Myon und Myonneutrino sind beides Fermionen.
Das W-Boson ist ein Boson. Ich glaube nicht, dass sich ein Fermion in ein Boson umwandelt, oder doch ?

Aus meiner Sicht wandelt sich das Myon in ein Myonneutrino um und gibt Masse und Ladung in Form eines W-Bosons ab. So interpretiere ich auch das Feynman-Diagram