Das φ-Meson, auch Phi-Meson, ist ein Meson, das aus einem Strange-Quark und dem entsprechenden Anti-Quark besteht und Spin 1 besitzt (Vektormeson).

Phi-Meson (φ)

Klassifikation
Boson
Hadron
Meson
Eigenschaften[1]
elektrische Ladung neutral
Ruheenergie (1019,461 ± 0,016) MeV
SpinParität 1
Isospin 0
mittlere Lebensdauer 1.55 ± 0.01 × 10−22 s
Zerfallsbreite (4,249 ± 0,013) MeV
Valenzquarks ss (näherungsweise)

Da das φ-Meson u. a. ein Strange-Quark enthält, gehört es zu den seltsamen Teilchen. Da es aus einem Quark und seinem Antiquark besteht, handelt es sich darüber hinaus um ein Quarkonium.

Beschreibung

Bearbeiten

Im Quarkmodell sind das φ- und das ω-Meson Mischungen der drei Quark-Antiquark-Zustände uu, dd und ss der Up-, Down- und Strange-Quarks. Beide Mischungen haben jeweils eine Hyperladung   sowie einen Isospin   und stehen im Multiplett der Vektormesonen an der gleichen Stelle wie das neutrale ρ-Meson  .

Die drei zueinander orthogonalen Linearkombinationen der o. g. Quark-Antiquark-Zustände werden dabei wie folgt identifiziert:

  mit dem  -Meson
  mit  , einem Zustand des ω-Mesons im SU(3)-Oktett
  mit  , einem Zustand des ω-Mesons im SU(3)-Singulett.

Die physikalischen (Massen-)Zustände φ und ω ergeben sich wiederum als Linearkombinationen von   und  :[2]

 

Der so eingeführte Mischungswinkel   hat einen experimentellen Wert, der mit etwa 39° fast dem idealen Mischungswinkel von ≈35,3° ( ) entspricht. Das φ-Meson besteht also fast ausschließlich aus einem Strange-Antistrange-Quarkpaar, und die Flavour-Wellenfunktion kann geschrieben werden als

 .

Das φ-Meson wurde zuerst im Jahre 1963 am Lawrence Radiation Laboratory in Kaon-Proton-Reaktionen nachgewiesen.[3]

Zerfallskanäle

Bearbeiten

φ-Mesonen zerfallen unter der starken Kraft. Der Zerfall erfolgt überwiegend in zwei Kaonen, entweder die geladenen Κ+ / Κ (48,9 %) oder die neutralen Κ0L / Κ0S (34,2 %), und zu einem geringeren Teil entweder in ein ρ-Meson und ein Pion oder in drei Pionen (15,32 %).[4] Letztere beide Zerfallskanäle in Mesonen ohne Strangeness sollten auf Grund ihres höheren Q-Wertes eigentlich dominant sein, werden aber durch die OZI-Regel unterdrückt.

Besonderheiten

Bearbeiten

Auf Grund der Mischungseffekte der pseudoskalaren η-Mesonen ist das φ-Meson das leichteste Meson, das aus einem Strange-Antistrange-Quarkpaar besteht.

Siehe auch

Bearbeiten

Einzelnachweise

Bearbeiten
  1. Die Angaben über die Teilcheneigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus:
    M. Tanabashi et al.: 2018 Review of Particle Physics. In: Phys. Rev. D 98, 030001 (2018). Particle Data Group, abgerufen am 6. Juni 2018 (englisch).
  2. Reviews - Quark Model (PDF; 644 kB) aus 2010 Review of Particle Physics, K. Nakamura et al. (Particle Data Group), J. Phys. G 37, 075021 (2010)
  3. P. Schlein et al.: Quantum Numbers of a 1020-MeV KK̅ Resonance. In: Phys. Rev. Lett. Nr. 10, 1963, S. 368–371, doi:10.1103/PhysRevLett.10.368.
  4. N. Nakamura et al. (2010): Particle listings – φ (PDF; 217 kB)