Warum gibt es Myonen ?

[Mondkalb]

Alle Teilchen sind in diesen Theorien Strings, also z. B. auch Photonen oder Gravitonen (falls es die gibt ^^).

[irony]

Da bin ich mir nicht sicher. Sind Photonen nicht auch Schwingungen von Strings? Immerhin verstahlt Materie und Antimaterie in Gamma-Strahlung und verschwindet nicht einfach in einer Interferenz.

Ob Strings komplett ausgelöscht werden können, weiß ich nicht.
Aber das habe ich auch nicht gemeint. Die entstehenden Photonen sind jedenfalls was anderes als ein Positron-Elektron-Paar, und in irgendeiner Weise müssen diese Strings ja auch die Antimaterie-Eigenschaft widerspiegeln.

[Dannyboy]

Wobei man hier vorsichtiger argumentieren sollte.
Es gibt keinerlei experimentellen Beweis für eine der vielen Stringtheorien. Das könnte sehr wohl pure Hinrgespinste sein.
Der Konjunktiv ist hier noch angebracht.

[irony]

Im "Spektrum der Wissenschaft" war letzten Monat ein Artikel zu diesem Thema.

Fazit: Die Naturgesetze könnten auch anders sein und trotzdem die Evolution des Menschen erlauben. Vor allem die schwache Kernkraft ist eigentlich über.

Mir ist nicht klar, was du damit meinst.

Aber den Spektrum-Artikel hat man offenbar auch in der Spiegel-Redaktion gelesen. Dort gibt es jetzt auch ein solches Thema Kosmologie: Leben im Multiversum - SPIEGEL ONLINE - Nachrichten - Wissenschaft

[Agent Scullie]

Ich glaube, dieses Konzept gefällt mir sehr gut. Dann wären also auch Quarks und Leptonen einfach nur Strings in verschiedenen Zuständen. Auch die Auslöschung von Materie mit Antimaterie könnte man sicher so erklären (Schwingungen, die einander aufheben) .

eher nicht. Was das Erzeugen und Vernichten von Teilchen anbetrifft, unterscheidet sich die Stringtheorie nicht sonderlich von der herkömmlichen Quantenfeldtheorie. Bei der Paarvernichtung hat man dann analog zur Quantenelektrodynamik (der QFT der EM-WW) einen Anfangszustand mit zwei einlaufenden Strings, von denen einer im Teilchen-, der andere im Antiteilchen-Schwingungszustand ist, und einem Endzustand mit zwei auslaufenden Strings, deren Schwingungszustand einem Photon entspricht. Aus der Stringtheorie Aussagen über die genauen Details des Übergangs vom Anfang- in den Endzustand zu gewinnen dürfte mindestens genauso schwierig sein wie in der herkömmlichen QFT. Man sollte nicht vergessen, dass die Stringtheorie im wesentlichen aus Versuchen resultierte, die Probleme zu umgehen, die sich bei dem Versuch ergaben, die Störungsrechnung auf eine QFT der Gravitation anzuwenden. Die Stringtheorie ist daher in starkem Maße nahe an der Störungsrechnung entwickelt worden, bei der man sich darauf konzentriert, Übergangswahrscheinlichkeiten von Anfangs- in Endzustände zu berechnen und die Details des jeweiligen Übergangsprozesses ausklammert.

Wie führt denn die Stringtheorie die Masse eines Elementarteilchens ein ?
Als Parameter, oder kann sie dort abgeleitet werden ?

Einmal kann man in der Stringtheorie die Masse eines Teilchens aus der Energie des zugehörigen Schwingungszustandes berechnen. Dabei taucht aber eine Schwierigkeit auf: die sich daraus ergebenden Teilchenmassen sind ganzzahlige Vielfache der Planck-Masse (10^19 GeV). Das passt nicht so recht damit zusammen, dass die Massen der bekannten Teilchen viel kleiner als die Planck-Masse sind (Elektron: 5,11 10^-4 GeV, Proton: 9,4 10^-1 GeV). Man nimmt daher an, dass alle bekannten Teilchen einem Schwingungszustand der Masse null entsprechen, und lediglich aufgrund zusätzlicher Effekte (Symmetriebrechungen o.ä.) eine nichtverschwindende Masse aufweisen. Solche Massen lassen sich dann aber wieder nicht mehr so ohne weiteres ableiten.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Agent Scullie schrieb nach 6 Minuten und 20 Sekunden:

Die interessante Frage ist, ob es ohne die Naturgesetze, die die Existenz von Myonen sichern, auch ein vergleichbares Universum mit Menschen geben könnte.

Ohne die Gravitation gäbe es keine Planeten.
Ohne die starke WW und den Quarks keine Atomkerne.
Ohne Elektronen keine Atome.

Ohne Myonen ...

wie schon gesagt: die Antwort hängt von der Theorie ab, die du zugrundelegen willst. Im Rahmen des Standardmodells ist kein Grund ersichtlich, warum es neben der ersten Teilchengeneration noch eine zweite und dritte geben sollte.

Noch kurioser ist ja die Existenz von Tauonen, nach Elektronen und Myonen die dritte und wahrscheinlich unnötigste Version des geladenen Leptons. Der Wikipedia-Eintrag von Tauon hat dann auch gerade mal nur sechs dünne Zeilen:
Für so etwas völlig Nutzloses gab es dann auch noch den Nobelpreis .

wenn man als Experimentalphysiker einen Nobelpreis bekommt, dann meist für die erbrachten experimentalphysikalischen Leistungen, nicht für den Effekt, den diese auf die theoretische Physik haben (z.B. die Frage aufzustellen, zu was das Entdeckte theoretisch nützlich sein soll).

[Bynaus]

Wie es scheint, gibt es jetzt mögliche Hinweise auf eine vierte Generation von Elementarteilchen. Die drohende Konkurrenz des CERN scheint das Tevatron so richtig zu beflügeln...

Matter: The next generation - physics-math - 01 June 2010 - New Scientist

[irony]

Wie es scheint, gibt es jetzt mögliche Hinweise auf eine vierte Generation von Elementarteilchen. Die drohende Konkurrenz des CERN scheint das Tevatron so richtig zu beflügeln...

Matter: The next generation - physics-math - 01 June 2010 - New Scientist

Ich verstehe nicht richtig, was genau entdeckt wurde, weil der Artikel so wirr geschrieben ist. Irgendwo ist die Rede von einem neuen Myon mit einer Ruhmasse von 450 GeV - ist es das ?

[Bynaus]

Hinweise, die darauf hindeuten könnten, dass ein Quark der vierten Generation existieren könnte. Also das Äquivalent des Top- oder Down-Quarks der ersten Generation, und dieses hätte demnach eine Masse von 450 GeV. Wenn es wirklich eine vierte Generation gäbe, dann würde man natürlich auch erwarten, dass es das zweite Quark, das entsprechend Neutrino und schliesslich das Elektron-Äquivalent ebenfalls noch zu entdecken gibt.

[irony]

Wenn es wirklich eine vierte Generation gäbe, dann würde man natürlich auch erwarten, dass es das zweite Quark, das entsprechend Neutrino und schliesslich das Elektron-Äquivalent ebenfalls noch zu entdecken gibt.

Der Artikel ist irgendwie schwer zu lesen für mich, aber wenn ich es richtig sehe, heißt es, dass der LHC diese Teilchen sehr bald nachweisen können müsste, falls es sie gibt.

Aber so wirklich glaube ich noch nicht an diese vierte Generation.

Wenn es neben Elektron, Myon und Tauon noch ein viertes geladenes Lepton gäbe, müsste man das doch längst entdeckt haben. Vielleicht ist es noch schwerer und kurzlebiger als das Tauon, aber anders als ein Quark könnte es frei vorkommen.

Was ich auch noch nicht verstanden habe, ist Supersymmetrie.

[McWire]

Vielleicht gibt es ja unendlich viele Generationen der Grundpartikel. Allerdings steigt deren Ruhemasse exponentiell an, sodass nur die niedrigen Generationen im Universum von Relevanz sind.

Vielleicht sind die Generationen 2-x ja nur Resonanzen der Grundpartikel... was allerdings bei den Quarks nicht so recht passt, da sie noch zusätzliche Ladungen wie Strangness haben...

Aber um das Thema nochmal etwas zu verkomplizieren:

-> http://en.wikipedia.org/wiki/Resonan...ticle_physics)

Zu den meisten bekannten Partikeln existieren noch sogenannte Resonanzen, welche ebenfalls eigenständige Teilchen sind, jedoch noch viel kurzlebiger und schwerer als die Ausgangskonfiguration.

[irony]

Vielleicht sind die Generationen 2-x ja nur Resonanzen der Grundpartikel... was allerdings bei den Quarks nicht so recht passt, da sie noch zusätzliche Ladungen wie Strangness haben...

Was ich bisher immer noch nicht verstehe ist, ob diese Zuordnung von Leptonen zu Quarks nicht völlig willkürlich ist.

Dass das up- und down-Quark und das Elektron zusammen passen, verstehe ich ja noch, da aus diesen drei Elementarteilchen-Sorten alle Atome und Moleküle bestehen.

Aber wie kommt man darauf, dass Strange-Quark und Myon zusammengehören ?

Anscheinend hat man das einfach nach Masse sortiert: Die Partikel der 1. Familie sind leichter als die der 2. Familie und diese leichter als die der 3. Familie

[McWire]

Was ich bisher immer noch nicht verstehe ist, ob diese Zuordnung von Leptonen zu Quarks nicht völlig willkürlich ist.

Dass das up- und down-Quark und das Elektron zusammen passen, verstehe ich ja noch, da aus diesen drei Elementarteilchen-Sorten alle Atome und Moleküle bestehen.

Aber wie kommt man darauf, dass Strange-Quark und Myon zusammengehören ?

Ich vermute aufgrund der Ruhemasse und der Zerfallseigenschaften.

Während Quark-Umwandlungen der ersten Generation (Beta-Zerfall) Elektronen und Antielektronen erzeugen, erzeugen Zerfälle von Baryonen mit Quarks der zweiten Generation Myonen als Zerfallsprodukte.

[Yusaku]

Ich vermute aufgrund der Ruhemasse und der Zerfallseigenschaften.

Während Quark-Umwandlungen der ersten Generation (Beta-Zerfall) Elektronen und Antielektronen erzeugen, erzeugen Zerfälle von Baryonen mit Quarks der zweiten Generation Myonen als Zerfallsprodukte.

Beim Beta-Zerfall ist energetisch auch nichts anderes möglich als ein
Elektron (und Anti-Elektron-Neutrino) zu produzieren (Neutronenmasse!).
Ein kurzer Blick auf die PDG-Seiten zeigt aber, dass bei Baryonenzerfällen (auch bei Mesonen), wo s und c Quarks beteiligt sind, sowohl Myonen als auch Elektronen produziert werden können. Die kommen ja letztendlich aus dem W-Boson, das bei der Quark-Umwandlung emittiert wird; es muss nur von der Energieblianz passen (und es sind noch diverse Erhaltungssätze, z.B. Ladung, Flavor, Spin, zu berücksichtigen).

[irony]

Ein kurzer Blick auf die PDG-Seiten zeigt aber, dass bei Baryonenzerfällen (auch bei Mesonen), wo s und c Quarks beteiligt sind, sowohl Myonen als auch Elektronen produziert werden können.

Danke für den Link, aber er hat mir nicht viel genutzt. Es mag sein, dass wenn man auf der Seite Dauergast ist, mit einem kurzen Blick findet, wonach man sucht. Aber ich habe leider nichts gefunden, wo man sieht, wie Myonen aus Quarkumwandlungen entstehen.

Immerhin steht auf den Seiten aber schon etwas zu einer 4. Generation von Partikeln.

[McWire]

Danke für den Link, aber er hat mir nicht viel genutzt. Es mag sein, dass wenn man auf der Seite Dauergast ist, mit einem kurzen Blick findet, wonach man sucht. Aber ich habe leider nichts gefunden, wo man sieht, wie Myonen aus Quarkumwandlungen entstehen.

Immerhin steht auf den Seiten aber schon etwas zu einer 4. Generation von Partikeln.

Du musst dir nur den "Decay Mode", also die Zerfallsprodukte bei den schweren Baryonen mit s, c oder b-Quark ansehen.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
McWire schrieb nach 3 Minuten und 3 Sekunden:

Beim Beta-Zerfall ist energetisch auch nichts anderes möglich als ein
Elektron (und Anti-Elektron-Neutrino) zu produzieren (Neutronenmasse!).
Ein kurzer Blick auf die PDG-Seiten zeigt aber, dass bei Baryonenzerfällen (auch bei Mesonen), wo s und c Quarks beteiligt sind, sowohl Myonen als auch Elektronen produziert werden können. Die kommen ja letztendlich aus dem W-Boson, das bei der Quark-Umwandlung emittiert wird; es muss nur von der Energieblianz passen (und es sind noch diverse Erhaltungssätze, z.B. Ladung, Flavor, Spin, zu berücksichtigen).

Siehst du... genau, dass was ich sage. Die Myonen treten erst bei den Zerfällen der schweren Baryonen und Mesonen mit s- und c-Quark auf.
Natürlich kann da auch ein Elektron entstehen, wichtig ist aber, dass ein Lepton einer bestimmten Generation erst bei der Umwandlung eines Quarks seiner Generation entsteht.

Tau-Lepton würde z.B. nur bei Umwandlungen von B-Mesonen und B-Baryonen entstehen.. (von den energiereichen Resonanzen der anderen Baryonen und Mesonen mal abgesehen.)