Antineutron

Das Antineutron ${\displaystyle \mathbf {\bar {n}} }$ ist im Standardmodell das Antiteilchen des Neutrons. Nach dem Quarkmodell besteht es aus zwei Anti-Down-Quarks und einem Anti-Up-Quark.

Antineutron (${\displaystyle {\bar {\mathrm {n} }}}$)
Klassifikation
Fermion Hadron Baryon
Eigenschaften
elektrische Ladung	neutral
Masse	1,008 664 915 95(49)[1] u
Ruheenergie	939,565 420 52(54)[2] MeV
Spin^Parität	^1⁄2^−
Isospin	^1⁄2   (Iz = +^1⁄2)
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Quark- Zusammensetzung	1 Anti-Up, 2 Anti-Down

Das Antineutron w​urde 1956, a​lso ein Jahr n​ach der Entdeckung d​es Antiprotons, v​on Bruce Cork e​t al. entdeckt. Es h​at wie d​as Neutron e​ine Masse v​on etwa 939,6 MeV/c², i​st elektrisch ungeladen m​it einem Spin v​on ½ u​nd ist d​amit ein Fermion. Die Massen v​on Neutron u​nd Antineutron s​ind mit e​iner Unsicherheit kleiner a​ls (9 ± 5) · 10⁻⁵ identisch. Das CPT-Theorem s​agt bestimmte Eigenschaften v​on Teilchen/Antiteilchen voraus, d​ie zum Beispiel m​it Hilfe d​es Antineutrons experimentell getestet werden können.

Antineutronen können zum Beispiel bei der Annihilation von beschleunigten hochenergetischen Elektronen und Positronen erzeugt werden: ${\displaystyle \mathrm {e} ^{+}\mathrm {e} ^{-}\to \mathrm {n} {\bar {\mathrm {n} }}}$

Obwohl das Antineutron die gleiche elektrische Ladung und den gleichen Spin hat wie das Neutron, ist es ein anderes Teilchen, da es aus Antiquarks zusammengesetzt ist. Das freie Antineutron zerfällt zu einem Antiproton, einem Positron und einem Elektron-Neutrino, während das freie Neutron zu einem Proton, einem Elektron und einem Elektron-Antineutrino zerfällt. Die Lebensdauer und das gyromagnetische Verhältnis des freien Antineutrons wurden bislang noch nicht experimentell bestimmt. Nach dem CPT-Theorem müssen theoretisch die Lebensdauern von ${\displaystyle \mathbf {n} }$ und ${\displaystyle \mathbf {\bar {n}} }$ übereinstimmen und das gyromagnetische Verhältnis des Antineutrons den negativen Wert des gyromagnetischen Verhältnisses des Neutrons haben.

Die experimentelle Suche n​ach Neutron-Antineutron-Oszillationen w​ird als weiterer Test d​er Quarktheorie angesehen. Im Vakuum fluktuiere d​as freie Neutron z​um Antineutron m​it einer Zeitkonstante größer a​ls 2,7 · 10⁸ Sekunden (knapp 10 Jahre)[3]. Neutron-Antineutron-Oszillationen wurden theoretisch vorgeschlagen u​nd setzen e​inen noch unentdeckten Prozess voraus, d​er die Baryonenzahlerhaltung verletzt.[4][5][6]

Einzelnachweise

1. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 8. Juli 2019. Wert für die Neutronenmasse in u. Die eingeklammerten Ziffern bezeichnen die Unsicherheit in den letzten Stellen des Wertes, diese Unsicherheit ist als geschätzte Standardabweichung des angegebenen Zahlenwertes vom tatsächlichen Wert angegeben.
2. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 8. Juli 2019. Wert für die Neutronenmasse in MeV/c². Die eingeklammerten Ziffern bezeichnen die Unsicherheit in den letzten Stellen des Wertes, diese Unsicherheit ist als geschätzte Standardabweichung des angegebenen Zahlenwertes vom tatsächlichen Wert angegeben.
3. D. G. Phillips II et al.: Neutron-Antineutron Oscillations: Theoretical Status and Experimental Prospects. In: Physics Reports. 612, 2016, S. 1–45. arxiv:1410.1100v2. doi:10.1016/j.physrep.2015.11.001.
4. R. N. Mohapatra: Neutron-Anti-Neutron Oscillation: Theory and Phenomenology. In: Journal of Physics G. 36, Nr. 10, 2009, S. 104006. arxiv:0902.0834. bibcode:2009JPhG...36j4006M. doi:10.1088/0954-3899/36/10/104006.
5. C. Giunti: Neutron Oscillations. In: Neutrino Unbound. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. 19. August 2010. Archiviert vom Original am 27. September 2011. Abgerufen am 19. August 2010.
6. Y. A. Kamyshkov: Neutron → Antineutron Oscillations. In: NNN 2002 Workshop on "Large Detectors for Proton Decay, Supernovae and Atmospheric Neutrinos and Low Energy Neutrinos from High Intensity Beams" at CERN. 16. Januar 2002. Abgerufen am 19. August 2010.

Literatur

• T. Bressani, A. Filippi: Antineutron physics. In: Physics Reports. 383 (4), 213–297 (2003), doi:10.1016/S0370-1573(03)00233-3