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Lexikon der Astronomie: Kaonen

Die Kaonen sind Teilchen, die eine Unterstruktur aufweisen. Sie gehören zu den Mesonen und werden auch K-Mesonen genannt. In der Teilchenphysik werden vier Kaonen unterschieden. Das positiv geladene Kaon und das neutrale Kaon und die beiden zugehörigen Antikaonen. Wie alle Mesonen bestehen Kaonen aus zwei Quarks, genauer gesagt einem Quark und einem Antiquark. Quark und Antiquark unterscheiden sich allerdings im Flavour.

Quarkgehalt der vier Kaonen

  • Das positiv geladene Kaon K+ hat den Quarkinhalt up und anti-strange.
  • Dagegen hat das neutrale Kaon K0 ein down-Quark und ein anti-strange-Quark.
  • Die beiden Antikaonen haben deshalb folgenden Quarkgehalt: Das negativ geladene Kaon K- besteht aus einem anti-up- und einem strange-Quark, das neutrale Antikaon aus anti-down- und strange-Quark.

seltsam & charmant

Enthalten Kaonen das Flavour strange ('seltsam'), so zählen sie zu den seltsamen Mesonen. Es sind aber statt seltsamer auch 'charmante' Kaonen möglich, nämlich dann, wenn statt des strange-Quarks ein charm-Quark vorhanden ist.

Isospin der Kaonen

Den Kaonen liegt eine Isospinsymmetrie zugrunde. Sie bilden wie die Nukleonen ein Isospindublett (Isospin 1/2) und unterscheiden sich in ihrer Ladung (neutral K0 und positiv K+) und nur geringfügig in ihrer Masse (Massenentartung). Die Masse des neutralen Kaons (und Anti-Kaons) beträgt 497.672 MeV, während die des positiven Kaons (sowie seinem Antiteilchen, dem negativen Anti-Kaon) 493.677 MeV ist.
Im Gegensatz zu den Nukleonen ist der Spin der Kaonen null. Es handelt sich also um skalare Bosonen.

astrophysikalische Bedeutung

Für die Astrophysik spielen die Kaonen im Innern von Neutronensternen eine wichtige Rolle, weil sie eine Komponente der Zustandsgleichung sind. Die Kaonen wechselwirken mit den Nukleonen und beeinflussen so Transport- und Kühlungsprozesse in der dichten Neutronensternmaterie. Ihr Einfluss auf die Zustandsgleichung ultradichter Materie wird in der Physik kompakter Objekte betrachtet. Generell kann man sagen, dass Kaonen die Zustandsgleichung von Neutronensternen 'aufweichen', d.h. Neutronensterne mit Kaonenkomponente können bei gleicher Masse kleiner sein, als Neutronensterne ohne Kaonen.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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