Elementarteilchen

Elementarteilchen: die einfachsten bisher beobachteten physikalische Objekte, die sich nicht in noch einfacherere Objekte zerlegen lassen; wandeln sich aber ineinander um oder zerfallen in andere, stabile Elementarteilchen; ihre mittleren Lebensdauern liegen zwischen 10“23 s für die Resonanzteilchen und für die stabilen Elementarteilchen. Traditionell werden die Elementarteilchen in Leptonen und Hadronen eingeteilt, zu letzteren gehören Mesonen und Baryonen. Heute jedoch sieht man die Hadronen als aus Quarks zusammengesetzt an, so dass Quarks und Leptonen die eigentlichen Elementarteilchen sind. Zu den Elementarteilchen zählt man weiter die die elementaren Wechselwirkungen vermittelnden Feldquanten, das sind das Photon, sowie die Gluonen, die intermediären Bosonen und Higgs-Bosonen der schwachen Wechselwirkung und das Graviton als Quant des Gravitationsfeldes. Jedes Elementarteilchen ist gekennzeichnet durch Ruhmasse, Spin, magnetisches Moment, mittlere Lebensdauer und weitere innere Quantenzahlen. Die Elementarteilchen Proton, Neutron und Elektron sind Bausteine der Atome und aller daraus aufgebauten materiellen Systeme. Man kennt gegenwärtig über 100 Elementarteilchen, die man zu Elementarteilchen Multipletts zusammenfassen kann, und deren Antiteilchen; in der sind die gegenüber der starken Wechselwirkung stabilen Elementarteilchen und ihre wichtigsten Eigenschaften angegeben. Die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen werden experimentell über ihre Zerfallsprozesse und bei Streuung aneinander untersucht, wozu große Beschleuniger und geeignete Detektoren erforderlich sind. Die einheitliche Theorie der Elementarteilchen oder der Materie macht den Versuch, die verschiedenen elementaren Wechselwirkungen der Elementarteilchen in einer einheitlichen Theorie zu beschreiben. Man glaubt z. Z., dass dieses Programm realistisch ist, da sich alle Wechselwirkungsarten durch Eichfeldtheorien beschreiben lassen. Diese Versuche sind philosophisch begründet durch das Prinzip der Einheit der Materie. Die heutigen einheitlichen Theorien sind Eichfeldtheorien, deren Eichgruppe alle Eichgruppen der einzelnen Wechselwirkungen als Untergruppen enthält und die von der Supersymmetrie ausgehen, wenn versucht wird, auch die Gravitation mit zu beschreiben. Ein wichtiger Test für die Richtigkeit dieser Theorien ist der dabei vorausgesagte Zerfall des Protons mit einer Lebensdauer von etwa 1030 Jahren. Erste Versuche zur Konstruktion einheitlicher Theorien waren die Einsteinsche einheitliche Feldtheorie zur geometrischen Beschreibung der Gravitation und der elektromagnetischen Wechselwirkung und die Heisenbergsche Theorie der Urmaterie. Siehe auch Quantenfeldtheorie, Wechselwirkung.

Elementarteilchen Multiplett: Gruppe von Elementarteilchen, die sich häufig nur durch geringe Massedifferenzen unterscheiden und als verschiedene, durch innere Quantenzahlen, zum Beispiel Isospin oder Ladung, charakterisierte Zustände desselben Teilchens angesehen werden (Isospin- oder Ladungsmultiplett); zum Beispiel sind Proton p und Neutron n verschiedene Ladungszustände des Nukleons N und bilden ein Isospin-Dublett, während die Baryonen N, A, X und E ein SU(3)-Oktett bilden. Die leichten Quarks u, d und s bilden ein SU(3)-Triplett. Siehe auch unitäre Symmetrie.

Elementarzelle, Elementarparallelepiped (lateinisch + griechisch): Kristallographie der kleinste, sich nach 3 Richtungen erstreckende Bereich in einem Raumgitter, der von identischen Punktlagen begrenzt wird. Die Länge der Kanten entspricht der Identitätsperiode.