Warum gibt es Myonen ?

[Bynaus]

"Aufgeladen" - wie denn? Womit? Nach welchem Mechanismus? Myonen und Elektronen haben Masse, Neutrinos (fast) keine. Das Problem ist aber die Umkehrbarkeit: was ist denn nun nach deiner Auffassung "fundamentaler", wenn A->B werden kann, aber genauso auch B->A?

Wie gesagt: Die Elementarteilchen des Standardmodells sind beobachtete Teilchen mit messbaren Eigenschaften. Was sie darüber hinaus "sind", kann man so nicht sagen ("in höheren Dimensionen schwingende Strings", würden etwa die Stringtheoretiker vorschlagen). Wenn du selbst eine Erklärung vorschlägst, was diese Teilchen denn nun "sind", dann müsstest du dafür auch konkrete Beobachtungen herzeigen können, die sich mit deiner Erklärung besser deuten lassen als mit der "herkömmlichen". Ansonsten ist das lediglich Phantasterei ohne Verankerung in der Realität.

[Agent Scullie]

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 ?

wenn wir nach der Quantenfeldtheorie gehen, unterscheiden sich unterschiedliche Teilchenarten durch unterschiedliche zugrundeliegende (Quanten-)Felder. Elektronen (und Positronen) sind Feldquanten eines Elektronenfeldes, Myonen und Antimyonen Feldquanten eines Myonenfeldes, usw. Nach dem Standardmodell der Teilchenphysik gibt es also sechs leptonische Felder und sechs Quarkfelder.

[irony]

??? Wie kommst du denn da drauf? Elementarteilchen sind Elementarteilchen: Teilchen, die nicht aus anderen Teilchen bestehen und bestimmte Eigenschaften wie Masse, Ladung, Spin etc besitzen. Elementarteilchen können instabil sein und unter Abgabe von Energie, Ladung etc in andere Teilchen umgewandelt werden - aber das heisst nicht, dass das vorherige Teilchen deswegen nicht elementar wäre. All diese Umwandlungsprozesse gibt es nämlich auch in ihrer Umkehrung, dh, ein W-Boson + ein Myon-Neutrino können ein Myon bilden, etc.

Was macht dich so sicher, dass ein Elektron oder ein Myon nicht aus einem entsprechenden Neutrino besteht, das aufgeladen wurde ?

Auch könnte das Myon einfach ein anderer, instabiler Zustand des Elektrons sein.

[Bynaus]

Was ich aber verstehe ist, dass sich dann Bynaus Tabelle vereinfachen würde, dann gäbe es nur noch drei Reihen und drei Spalten

??? Wie kommst du denn da drauf? Elementarteilchen sind Elementarteilchen: Teilchen, die nicht aus anderen Teilchen bestehen und bestimmte Eigenschaften wie Masse, Ladung, Spin etc besitzen. Elementarteilchen können instabil sein und unter Abgabe von Energie, Ladung etc in andere Teilchen umgewandelt werden - aber das heisst nicht, dass das vorherige Teilchen deswegen nicht elementar wäre. All diese Umwandlungsprozesse gibt es nämlich auch in ihrer Umkehrung, dh, ein W-Boson + ein Myon-Neutrino können ein Myon bilden, etc.

[irony]

Ich glaube die eigentliche Frage isz dabei die nach der Vereinheitlichung der Kräfte. Im Standardmodell der Partikelphysik hat das Myon seinen festen Platz.

Ich denke, dass das Standardmodell falsch ist (siehe Wikipedia Neutrino):

Es gibt Hinweise auf einen neutrinolosen doppelten Betazerfall. Dies würde bedeuten, dass entweder die Erhaltung der Leptonenzahl verletzt oder das Neutrino sein eigenes Antiteilchen wäre. In der quantenfeldtheoretischen Beschreibung hieße dies, dass das Neutrinofeld kein Dirac-Spinor, sondern ein Majorana-Spinor wäre, im Widerspruch zum jetzigen Standardmodell.

Auch ohne, dass ich das jetzt verstehe .

Lustig sind auch Neutrino-Oszillationen:

Als Neutrinooszillation wird in der Physik die von Bruno Pontecorvo 1957 theoretisch vorhergesagte Umwandlung zwischen verschiedenen Elementarteilchen, den Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos, aufgrund quantenmechanischer Prozesse bezeichnet.

Vielleicht gibt es in Wirklichkeit nur ein einziges echtes Lepton: eine Art Universalneutrino, das sich in drei Formen (Elektron, Myon und Tauon-Neutrino) verwandeln und mit Ladung und Masse zu Elektronen, Myonen und Tauonen aufladen kann (plus Antiteilchen).

[Zeno-2]

Interessante Fragen.

Ich glaube die eigentliche Frage ist dabei die nach der Vereinheitlichung der Kräfte. Im Standardmodell der Partikelphysik hat das Myon seinen festen Platz. Gäbe es kein Myon, wäre die Symmetrie (welche?) gestört, und man müßte daß Myon sozusagen erfinden, damit die Symmetrie wiederum passt. Warum es aber eine Symmetrie gibt, dazu müßte man wohl einen Theoretischen Physiker fragen.

Eine Weile wurde spekuliert, daß die so genannte Kalte Fusion aufgrund des Myons zustande kommt. Aber die KF wurde dann ja wieder ad acta gelegt.

[McWire]

Könnte ein Universum nur mit up- und down-Quarks sowieso Elektronen und Neutrinos funktionieren ?
(Und den Austauschteilchen für die vier Wechselwirkungen.)
D.h. also Atome und Moleküle entstehen, Leben auf einem Planeten usw.

Solange keine Hochenergieprozesse auftreten, dürfte man die anderen Generationen sowieso nicht merken. Von daher würde ich spontan ja sagen, aber ohne Gewähr.

[irony]

Die Materie um uns herum besteht nur aus Teilchen der ersten Familie. Die Teilchen der beiden anderen Familien kommen nur bei sehr Energiereichen Prozessen zum Vorschein und wurden deshalb auch sehr viel später entdeckt.

Könnte ein Universum nur mit up- und down-Quarks sowieso Elektronen und Neutrinos funktionieren ?
(Und den Austauschteilchen für die vier Wechselwirkungen.)
D.h. also Atome und Moleküle entstehen, Leben auf einem Planeten usw.

Ein Elektron kann ja auch nicht in ein leichteres Elementarteilchen zerfallen, weil es keins gibt.

Stimmt so auch nicht. Gerade gelesen (Wikipedia W-Boson ):

Beispielsweise kann sich das Elektron (ein negativ geladenes Lepton) durch Emission eines W-Bosons in das zugehörige, elektrisch neutrale Elektron-Neutrino umwandeln

Und ein Elektron-Neutrino ist auf jeden Fall deutlich leichter als ein Elektron.

[Mondkalb]

Ein Elektron kann ja auch nicht in ein leichteres Elementarteilchen zerfallen, weil es keins gibt.

Das W-Boson ist nur ein Austauschteilchen, das die elektroschwache Kraft vermittelt.

Eichboson ? Wikipedia

[McWire]

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

Gut, wenn man es so sieht, hast du recht. Ich habe jetzt nur den entsprechenden Energiefluss betrachtet.

Wenn man das Diagramm nach der Masse darstellt, so geht der Hauptanteil in das Boson und anschließend in die kinetische Energie des Elektron.

Die Neutrinos (Antineutrino + Neutrino) dienen nur der Kompensation der Leptonenzahl und für einige andere Erhaltungsgrößen.

[Mondkalb]

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 ?

Die Materie um uns herum besteht nur aus Teilchen der ersten Familie. Die Teilchen der beiden anderen Familien kommen nur bei sehr Energiereichen Prozessen zum Vorschein und wurden deshalb auch sehr viel später entdeckt.

Warum gibt es drei Familien und nicht vier oder fünf oder nur zwei? Wer weiß? Vielleicht gibt es andere Universen in denen so etwas möglich ist.

[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

[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 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 ?

[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.