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Mesonen

 

[englisch, zu griechisch tò méson »das in der Mitte Befindliche«], Singular Meson das, -s, Familie mittelschwerer instabiler Elementarteilchen (Übersicht) mit ganzzahligem Spin und der Baryonenzahl B = 0, die zusammen mit den Baryonen zur Gruppe der stark wechselwirkenden Elementarteilchen, den Hadronen, gehören. Mesonen können durch Stoßprozesse, z. B. von Protonen und Neutronen untereinander oder mit Atomkernen, erzeugt werden, wobei die kinetische Energie im Schwerpunktsystem größer sein muss als die Ruhenergie der zu erzeugenden Mesonen. Die Lebensdauer der Mesonen liegt zwischen etwa 10^-17 und 10^-8 s, ihre Masse zwischen etwa dem 0,15- und 11fachen der Nukleonenmasse. Sie zerfallen im Allgemeinen unter Emission von Leptonen und Photonen in leichtere Mesonen oder direkt in Leptonen und/oder Photonen. Neben den πMesonen (Pionen), K-Mesonen (Kaonen), ηMesonen (Etameson), B-Mesonen, D-Mesonen, ΨMesonen (Psiteilchen), Y (Y)-Mesonen (Ypsilonteilchen) und ihren Antiteilchen zählen zu den Mesonen auch die gelegentlich als Mesonenresonanzen bezeichneten äußerst kurzlebigen (etwa 10^-22 s) angeregten Zustände (Massenresonanzen) von Mesonen (z. B. K-Mesonen, Omegameson, Rhomeson).

 

Die Mesonen haben in der Theorie der Elementarteilchen Bedeutung für die Struktur der Nukleonen sowie als Vermittler (Feldquanten) der Kräfte zwischen den Nukleonen (Mesonentheorie der Kernkräfte). Nach den heutigen Vorstellungen sind die Mesonen aus einem Quark und einem Antiquark aufgebaut (Quantenchromodynamik). Die Kraft zwischen je zwei Nukleonen im Atomkern kommt danach durch den Austausch von Quarks zustande, der auch als Mesonenaustausch interpretiert werden kann. Die starke Wechselwirkung, die die Bindung von Quarks zu Mesonen oder Baryonen bewirkt, wird durch die Gluonen vermittelt.

 

Man kennt heute weit über 100 verschiedene Mesonen. Die am längsten bekannten Mesonen sind die Pionen, die 1947 bei Höhenstrahlexperimenten mit Kernspurplatten entdeckt wurden.