Kaon

Vorlage:Infobox Teilchen Vorlage:Infobox Teilchen Die vier Arten von Kaonen oder K-Mesonen sind Teilchen aus der Gruppe der Mesonen.

Jedes Kaon enthält ein leichtes u- oder d-Quark und ein mittelschweres Strange-Anti-Quark $\overline{s}$ oder aber jeweils die entsprechenden Antiteilchen. Das Strange-Quark (bzw. das Strange-Antiquark) macht die Kaonen zu den leichtesten Mesonen mit Strangeness (dt.: Seltsamkeit). Nach dieser Eigenschaft lassen sich die Kaonen in zwei Isospin-Dubletts organisieren:

	K-Anti-Mesonen		K-Mesonen
	$K^{-}$	$\overline{K^0}$	$K^0$	$K^{+}$
Isospin $I_z$	-½	+½	-½	+½
Quark- Zusammensetzung	$\overline{u}$	$\overline{d}$	$d$	$u$
	$s$	$s$	$\overline{s}$	$\overline{s}$
Strangeness $S$	-1		+1

Wie alle Mesonen haben Kaonen ganzzahligen Spin und sind somit Bosonen. Sie unterliegen der starken Wechselwirkung und gehören damit auch zu den Hadronen.

Eigenschaften

• Das positiv geladene K⁺ hat eine Masse von 493,677±0,016 MeV und eine mittlere Lebensdauer von (1,2380±0,0021) · 10⁻⁸ s.
• Sein Antiteilchen ist das negativ geladene K⁻. Masse und mittlere Lebensdauer des K⁻ müssen aufgrund der CPT-Invarianz mit den entsprechenden Werten des K⁺ übereinstimmen. Tatsächlich findet man experimentell die mit Null verträgliche Massendifferenz 0,032±0,090 MeV. Die relative Differenz der mittleren Lebensdauern beträgt (0,10±0,09) %.
• Die Masse des elektrisch neutralen K⁰ beträgt 497,614±0,024 MeV.
• Sein Antiteilchen ist das ebenfalls elektrisch neutrale K⁰. Die Massendifferenz zwischen den beiden neutralen Kaonen ist kleiner als 10⁻¹⁵ MeV, was ebenfalls die CPT-Invarianz bestätigt.

Alle Angaben sind in natürlichen Einheiten und stammen von der Particle Data Group.

Entdeckung

Die Kaonen wurden 1947 von George Rochester und Clifford Charles Butler in der Höhenstrahlung entdeckt. Erklärt wurde ihr Auftreten mit der Reaktion π⁺ + n → K⁺ + Λ. Ursprünglich bekamen sie den Namen seltsame Teilchen (engl. strange particles), weil ihre Lebensdauer deutlich länger war als die der anderen damals bekannten instabilen Teilchen. Um dies zu beschreiben, wurde die Quantenzahl „Strangeness“ eingeführt. Diese wird zwar von der starken Wechselwirkung, die für die Produktion der Kaonen verantwortlich ist, erhalten, aber von der schwachen Wechselwirkung, über die sie zerfallen, verletzt.

Oszillation der neutralen Kaonen

Heute wird die relativ lange Lebensdauer der Kaonen