4 Fragen zu Teilchenphysik

Positronium ist ein exotisches Atom, das aus einem Elektron und einem Positron besteht. Es gibt zwei Hauptarten von Positronium, die sich durch ihre Spins unterscheiden: Orthopositronium (o-Ps) und Parapositronium (p-Ps). 1. **Parapositronium (p-Ps)**: - **Spin**: Antiparallel (Singulett-Zustand, Gesamtspin 0) - **Lebensdauer**: Etwa 125 Picosekunden - **Zerfallsweg**: Zerfällt hauptsächlich in zwei Photonen (Gammastrahlen) mit einer Energie von jeweils 511 keV. 2. **Orthopositronium (o-Ps)**: - **Spin**: Parallel (Triplett-Zustand, Gesamtspin 1) - **Lebensdauer**: Etwa 142 Nanosekunden in Vakuum - **Zerfallsweg**: Zerfällt hauptsächlich in drei Photonen, wobei die Energie der Photonen variabel ist, aber die Summe der Energien 1022 keV beträgt. Diese Zerfallswege sind durch die Erhaltungsgesetze der Physik, insbesondere der Energie- und Impulserhaltung sowie der Erhaltung des Spins, bestimmt.

Positronium ist ein exotisches Atom, das aus einem Elektron und einem Positron besteht. Es gibt zwei Hauptarten von Positronium: Orthopositronium (o-Ps) und Parapositronium (p-Ps). Diese beiden Zustände unterscheiden sich durch die relative Ausrichtung der Spins des Elektrons und des Positrons. 1. **Parapositronium (p-Ps)**: Hier sind die Spins des Elektrons und des Positrons antiparallel (entgegengesetzt). Dieser Zustand hat eine sehr kurze Lebensdauer (etwa 125 Pikosekunden) und zerfällt hauptsächlich in zwei Photonen. 2. **Orthopositronium (o-Ps)**: Hier sind die Spins des Elektrons und des Positrons parallel. Dieser Zustand hat eine längere Lebensdauer (etwa 142 Nanosekunden) und zerfällt hauptsächlich in drei Photonen. Die Zerfallswege von Positronium sind durch die Erhaltungssätze der Physik, insbesondere der Energie, des Impulses und des Spins, stark eingeschränkt. Andere Zerfallswege sind entweder energetisch nicht möglich oder würden gegen diese Erhaltungssätze verstoßen. Daher sind die beobachteten Zerfallswege von Positronium auf die oben genannten Prozesse beschränkt.

Das Higgs-Boson ist ein Elementarteilchen, das im Standardmodell der Teilchenphysik eine zentrale Rolle spielt. Es wurde 1964 von den Physikern Peter Higgs und François Englert theoretisch vorhergesagt und ist nach Higgs benannt. Das Higgs-Boson ist mit dem Higgs-Feld verbunden, einem unsichtbaren Feld, das den gesamten Raum durchdringt. Das Higgs-Feld verleiht anderen Elementarteilchen ihre Masse. Wenn Teilchen durch das Higgs-Feld bewegen, interagieren sie mit ihm und erhalten dadurch Masse. Diese Interaktion ist vergleichbar mit einem Objekt, das durch eine Flüssigkeit bewegt wird und dabei Widerstand erfährt. Das Higgs-Boson selbst wurde erstmals 2012 am Large Hadron Collider (LHC) des CERN in der Nähe von Genf experimentell nachgewiesen. Die Entdeckung des Higgs-Bosons war ein bedeutender Meilenstein in der Physik, da sie das Standardmodell bestätigte und unser Verständnis der fundamentalen Kräfte und Teilchen im Universum erweiterte.

Ein Positron ist das Antiteilchen eines Elektrons. Es gehört zur Familie der Leptonen, die eine Gruppe von Elementarteilchen sind. Positronen haben die gleiche Masse wie Elektronen, jedoch eine positive elektrische Ladung, während Elektronen negativ geladen sind. Positronen entstehen häufig in Prozessen wie der Paarbildung, wenn hochenergetische Photonen in der Nähe eines Atomkerns in ein Elektron-Positron-Paar umgewandelt werden. In der Teilchenphysik spielen Positronen eine wichtige Rolle, insbesondere in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) in der medizinischen Bildgebung.