Quelltext der Seite Hadron

[[Datei:Hadrons.jpg|mini|Hadronen des Standardmodells und exotische Hadronen.]]
Als '''Hadronen''' (von [[Altgriechische Sprache|altgriechisch]] {{lang|grc|ἁδρός}} ''hadrós'' ‚dick‘, ‚stark‘)<ref>[[Wilhelm Gemoll]]: ''Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch.'' Durchgesehen und erweitert von [[Karl Vretska]]. Mit einer Einführung in die Sprachgeschichte von Heinz Kronasser. 9. Auflage. Freytag u. a., München u. a. 1965.</ref> bezeichnet man [[subatomares Teilchen|subatomare Teilchen]], die von der [[Starke Wechselwirkung|starken Wechselwirkung]] zusammengehalten werden. Die bekanntesten Hadronen sind die [[Nukleon]]en ([[Neutron]]en und [[Proton]]en), die Bestandteil der [[Atomkern]]e sind.

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|-
! colspan="3" | Hadronen
|- style="background-color:#d0e5f5; text-align:center" 
| colspan="2" | [[Meson]]en || style="text-align:left" | Hadronen mit ganzzahligem [[Spin]] ([[Boson]]en) 
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|   [[Quarkonium|Quarkonia]] || [[J/ψ-Meson|J/ψ]], [[Υ-Meson|Υ]] … || schweres Quark und sein Antiquark
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|   andere q<u style="text-decoration:overline">q</u>  || [[Pion|π]], [[Kaon|K]], [[η-Meson|η]], [[ρ-Meson|ρ]], [[D-Meson|D]] … || allgemein Quark und Antiquark 
|-
|   exotisch || [[Tetraquark]]s, [[Glueball]]s … || zum Teil hypothetisch
|- style="background-color:#d0e5f5; text-align:center" 
| colspan="2" | [[Baryon]]en || style="text-align:left" | Hadronen mit halbzahligem Spin ([[Fermion]]en) 
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|   [[Nukleon]]en || [[Proton|p]], [[Neutron|n]], N-Resonanzen || Baryonen aus u- und d-Quarks mit [[Isospin]] {{Bruch|2}}
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|   [[Δ-Baryon]]en || Δ<sup>++</sup> (1232) … || Baryonen aus u- und d-Quarks mit Isospin {{Bruch|3|2}} 
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|   [[Hyperon]]en || |[[Λ-Baryon|Λ]], [[Σ-Baryon|Σ]], [[Ξ-Baryon|Ξ]], [[Ω-Baryon|Ω]] || Baryonen mit mindestens einem s-Quark
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|   andere || Λ<sub>c</sub>, Σ<sub>c</sub>, [[Ξb-Baryon|Ξ<sub>b</sub>]] … || Baryonen mit schwereren Quarks
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|   exotisch || [[Pentaquark]]s … ||aus mehr als drei Quarks bestehend
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|}

Die Bezeichnung Hadronen wurde 1962 von [[Lew Borissowitsch Okun|Lew Okun]] als Reaktion auf die Entdeckung immer neuer Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterlagen, eingeführt. Zwei Jahre später postulierte [[Murray Gell-Mann]] die Existenz von [[Quark (Physik)|Quarks]], aus denen die Hadronen aufgebaut sind. Dies führte dazu, dass die Hadronen nicht mehr als Elementarteilchen angesehen werden.

Je nach [[Spin]] werden die Hadronen in zwei Typen eingeteilt:
* [[Meson]]en, sie haben ganzzahligen Spin und sind damit [[Boson]]en. Sie bestehen aus einem Quark und einem Antiquark, dem [[Antiteilchen]] eines Quarks. Beispiele für Mesonen sind [[Pion|Pi-Meson]] und [[Kaon|K-Meson]].
* [[Baryon]]en, sie haben halbzahligen Spin und sind damit [[Fermion]]en. Sie bestehen aus drei Quarks; Antibaryonen aus drei [[Antiteilchen|Antiquarks]]. Beispiele für Baryonen sind Proton und Neutron.

Hadronen werden oft vereinfacht als sphärisch (kugelförmig) angenommen und haben einen Radius von ca. 10<sup>−15</sup>&nbsp;m.

Alle freien Hadronen sind instabil, außer dem Proton, bei dem noch keine Zerfälle nachgewiesen wurden. Die Zerfälle der Hadronen können über die starke, die schwache oder die [[elektromagnetische Wechselwirkung]] stattfinden. Beispielsweise zerfällt das neutrale Pi-Meson ([[Pion]]) durch die elektromagnetische Wechselwirkung, meist in zwei Photonen.

Die Übergänge zwischen Quarks verschiedener [[Flavour]]-Quantenzahlen (up, down, strange, sowie die sehr viel schwereren charm, bottom, top) werden durch die [[schwache Wechselwirkung]] bewirkt, die somit auch Übergänge zwischen verschiedenen Hadronen ermöglicht. Da sie im Austausch schwerer [[W-Boson]]en besteht, sind diese Zerfälle relativ langsam. Neutronen zerfallen z.&nbsp;B. unter Abgabe eines [[Elektron]]s und [[Neutrino|Antineutrinos]] in Protonen ([[Betazerfall]]). In einem Atomkern kann das Neutron allerdings stabil sein, weil die Umwandlung in ein Proton die [[Bindungsenergie]] wegen der [[Coulombkraft|Coulomb]]-Abstoßung verringern würde.

Die starke Wechselwirkung wird auf „fundamentaler Ebene“ durch die [[Quantenchromodynamik]] als Austausch von [[Gluon]]en beschrieben, oder – wie in der [[Kernphysik]] überwiegend üblich – auf der „phänomenologischen Ebene“ durch den Austausch von [[Meson]]en, vor allem den leichten [[Pion]]en. Quark-Flavours werden durch die starke Wechselwirkung nicht verändert, es können aber z.&nbsp;B. über Mesonen Quarks zwischen Baryonen ausgetauscht werden.

In der [[Hochenergiephysik]] beobachtet man bei Streuexperimenten nicht nur Quarks, sondern auch [[Gluon]]en. Man stellt sich den Aufbau eines Hadrons deshalb so vor, dass außer den „Grundbausteinen“ eines Hadrons, den so genannten [[Valenzquark]]s, die seine [[Quantenzahl]]en festlegen, noch Gluonen und eine Wolke virtueller Quark-Antiquark-Paare vorhanden sind. Virtuell heißt, dass nach der [[Quantenfeldtheorie]] aus dem Vakuum ständig solche Paare von Teilchen und Antiteilchen erzeugt und gleich wieder vernichtet werden. Allgemein rührt bei Hadronen aus leichten Quarks (up, down) die Masse zum größten Teil nicht von den Massen der Valenzquarks her. Vielmehr wird diese Masse durch die starke Wechselwirkung dynamisch erzeugt.

Viele Hadronen sind extrem kurzlebige Anregungszustände, die [[Resonanz#Teilchenphysik|Resonanzen]], die bei inelastischen Streuexperimenten beobachtet werden. Theoretisch kann es Hadronen beliebig hoher Masse geben (wenn man den Massebereich, in dem die Gravitation wichtig wird, einmal beiseitelässt). Je schwerer ein Hadron ist, desto kurzlebiger ist es im Allgemeinen.

Diskutiert wird auch die Existenz '''exotischer Hadronen''' wie [[Tetraquark]]s, die aus zwei Quarks und zwei Antiquarks bestehen, und [[Pentaquark]]s, die aus vier Quarks und einem Antiquark bestehen. Weitere exotische Hadronen wären sogenannte Hybride (Zustände, die neben Quarks auch gluonische Anregungen enthalten) oder rein aus Gluonen bestehende [[Glueball]]s.

Neben den Hadronen gibt es eventuell neue Materiezustände wie das [[Quark-Gluon-Plasma]]. Dafür sprechen Hinweise aus Kollisionsexperimenten mit [[Schwerion|schweren Ionen]].

== Literatur ==
* [[Hans Frauenfelder]], [[Ernest M. Henley]]: ''Teilchen und Kerne. Die Welt der subatomaren Physik.'' 4., vollständig überarbeitete Auflage. Oldenbourg, München u. a. 1999, ISBN 3-486-24417-5.
* [[Harald Fritzsch]]: ''Elementarteilchen. Bausteine der Materie'' (= ''Beck'sche Reihe'' 2346 ''C.-H.-Beck-Wissen''). C. H. Beck Verlag, München 2004, ISBN 3-406-50846-4.
* Kenneth S. Krane: ''Introductory Nuclear Physics.'' Revised edition. Wiley & Sons, New York u. a. 1988, ISBN 0-471-85914-1.
* Erich Lohrmann: ''Hochenergiephysik.'' 5., überarbeitete und erweiterte Auflage. Teubner, Stuttgart u. a. 2005, ISBN 3-519-43043-6.
* [[Theo Mayer-Kuckuk]]: ''Kernphysik. Eine Einführung.'' 7., überarbeitete und erweiterte Auflage. Teubner, Stuttgart u. a. 2002, ISBN 3-519-13223-0.
* [[Bogdan Povh]], [[Klaus Rith]], Christoph Scholz, Frank Zetsche: ''Teilchen und Kerne. Eine Einführung in die physikalischen Konzepte.'' 6. Auflage. Springer, Berlin u. a. 2004, ISBN 3-540-21065-2.

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Hadron}}
* [http://www.mppmu.mpg.de/~rwagner/skript/ Paul, Weise (TU München): ''online Skript Teilchen und Kerne''] offline, Wayback-Link unvollständig

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4022771-6}}

[[Kategorie:Hadron| ]]