Das positive Pion π+ ist das leichteste Meson und das Proton p das leichteste Baryon. Überlegen Sie mit Hilfe der Tabelle 1 aus welchen Quarktypen diese Teilchen zusammengesetzt sind!
| Quarktyp |
u "up" |
d "down" |
c "charmed" |
s "strange" |
t "top" |
b "bottom" |
| elektrische Ladungen in e |
2⁄3 |
−1⁄3 |
2⁄3 |
−1⁄3 |
2⁄3 |
−1⁄3 |
|
Masse in MeV |
4 |
8 |
1350 |
130 |
178000 |
4300 |
Tab.1. Die sechs Quarks und Ihre Eigenschaften. Zu den sechs Quarks existieren sechs Antiquarks, der gleichen Masse aber mit gegenteiliger Ladung.
Wollen Sie einen ersten Tipp?
Überlegen Sie wie viele Quarktypen für den jeweiligen Aufbau benötigt werden. Ein Baryon und damit das Proton setzt sich aus drei Quarktypen zusammen, ein Meson und damit das π+ nur aus zwei. Der weitere Aufbau der Teilchen wird auch durch ihre Eigenschaften bestimmt. Überlegen Sie, wie der Aufbau des p und des π+ durch die elektrische Ladung und durch die Masse bestimmt ist!
Hier eine weitere Lösungshilfe: 
Die elektrischen Ladungen der beiden Quarktypen des π+ müssen sich zusammen zu +1 addieren. Dies ist die elektrische Ladung des π+. Da das π+ das leichteste Meson ist, müssen nun die zwei Quarktypen gefunden werden, deren gemeinsame elektrische Ladung +1 ergibt und dabei die kleinste Masse haben.
Die elektrischen Ladungen der drei Quarktypen des p müssen sich zusammen ebenfalls zu +1 addieren. Dies ist die elektrische Ladung des p. Da das p das leichteste Baryon ist, müssen nun die drei Quarktypen gefunden werden, deren gemeinsame elektrische Ladung +1 ergibt und dabei die kleinste Masse haben.
Sind sie sicher, dass Sie es ausreichend selbst versucht haben?
Dies
ist die Lösung der Aufgabe:
Das π+ baut sich aus einem u-Quark der Ladung 2⁄3 und einem d-Antiquark, der Ladung 1⁄3 auf. Ihre elektrische Gesamtladung beträgt damit +1. Dies ist auch die elektrische Ladung des π+. Die beiden Quarktypen sind die leichteste Kombination, deren Ladung sich zu +1 addiert.
Das p baut sich aus zwei u-Quarks, der Ladung 2⁄3 und einem d-Quark, der Ladung -1⁄3, auf. Die elektrische Gesamtladung der drei Quarktypen beträgt damit +1. Dies ist auch die elektrische Ladung des p. Die drei Quarktypen sind die leichteste Kombination, deren Ladung sich zu +1 addiert.