B-Meson

Die vier B-Mesonen (B für Bottom-Quark) enthalten ein schweres Bottom-Anti-Quark ${\displaystyle {\bar {b}}}$ und ein leichtes u- oder d-Quark, oder aber jeweils die entsprechenden Antiteilchen:

	B-Anti-Mesonen		B-Mesonen
	${\displaystyle B^{-}\!\,}$	${\displaystyle {\bar {B}}^{0}}$	${\displaystyle B^{0}\!\,}$	${\displaystyle B^{+}\!\,}$
Isospin ${\displaystyle I_{z}}$	-½	+½	-½	+½
Quark- Zusammensetzung	${\displaystyle {\bar {u}}}$	${\displaystyle {\bar {d}}}$	${\displaystyle d\!\,}$	${\displaystyle u\!\,}$
	${\displaystyle b\!\,}$	${\displaystyle b\!\,}$	${\displaystyle {\bar {b}}}$	${\displaystyle {\bar {b}}}$
Bottomness ${\displaystyle B'}$	−1		+1

B^+
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften [1]
elektrische Ladung	+1 e
Ruheenergie	5279,34(12) MeV
Spin^Parität	0^−
Isospin	^1⁄2   (Iz = +^1⁄2)
Bottomness	+1
mittlere Lebensdauer	1,638(4) · 10^−12 s
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Quark- Zusammensetzung	${\displaystyle u{\bar {b}}}$, 1 Up und 1 Anti-Bottom

B^0
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften [1]
elektrische Ladung	neutral
Ruheenergie	5279,65(12) MeV
Spin^Parität	0^−
Isospin	^1⁄2   (Iz = −^1⁄2)
Bottomness	+1
mittlere Lebensdauer	1,519(4) · 10^−12 s
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Quark- Zusammensetzung	${\displaystyle d{\bar {b}}}$, 1 Down und 1 Anti-Bottom

Sie wurden 1983 mit dem CLEO-Teilchendetektor am CESR-Speicherring der Cornell-Universität in New York (USA) entdeckt.

Eigenschaften

B-Mesonen haben eine Masse von 5,2789 GeV/c² (${\displaystyle B^{\pm }}$) bzw. 5,2792 GeV/c² (${\displaystyle B^{0}}$ und ${\displaystyle {\bar {B^{0}}}}$) und eine Lebensdauer von 1,6·10⁻¹² s (${\displaystyle B^{\pm }}$) bzw. 1,5·10⁻¹² s (${\displaystyle B^{0}}$, ${\displaystyle {\bar {B^{0}}}}$).[2] 

Alle B-Mesonen haben etwa gleiche Massen, weil der Hauptbeitrag jeweils vom schweren b-Quark bzw. seinem Antiteilchen kommt, und etwa gleiche Zerfallszeiten, weil jeweils hauptsächlich das b-Quark in ein c- oder (seltener) in ein u-Quark zerfällt.

Am ${\displaystyle B^{0}}$-${\displaystyle {\bar {B^{0}}}}$-System wird der Mechanismus der CP-Verletzung (nach dem CPT-Theorem äquivalent zur Verletzung der Symmetrie gegen Zeitumkehr) untersucht, ähnlich wie schon zuvor im System der Kaonen (den Entsprechungen der B-Mesonen, falls man das bottom-Quark durch ein strange-Quark ersetzt).

B-Mesonen mit Charm oder Strangeness

Bs^0
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften [1]
elektrische Ladung	neutral
Ruheenergie	5366,88(14) MeV
Spin^Parität	0^−
Isospin	0
Strangeness	−1
Bottomness	+1
mittlere Lebensdauer	1,515(4) · 10^−12 s
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Quark- Zusammensetzung	${\displaystyle s{\bar {b}}}$, 1 Strange und 1 Anti-Bottom

Bc^+
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften [1]
elektrische Ladung	+1 e
Ruheenergie	6274,9(8) MeV
Spin^Parität	0^−
Isospin	0
Charm	+1
Bottomness	+1
mittlere Lebensdauer	0,510(9) · 10^−12 s
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Quark- Zusammensetzung	${\displaystyle c{\bar {b}}}$, 1 Charm und 1 Anti-Bottom

Darüber hinaus werden als B-Mesonen mit Charm bzw. Strangeness auch die Mesonen bezeichnet, die zwar ein Bottom-Anti-Quark enthalten, jedoch statt eines Up- bzw. Down-Quarks jeweils ein Charm- bzw. Strange-Quark, oder aber jeweils die entsprechenden Antiteilchen:

	B-Anti-Mesonen mit …		B-Mesonen mit …
	${\displaystyle B_{c}^{-}\!\,}$	${\displaystyle {\bar {B}}_{s}^{0}}$	${\displaystyle B_{s}^{0}\!\,}$	${\displaystyle B_{c}^{+}\!\,}$
… Charm ${\displaystyle C}$	−1	0	0	+1
… Strangeness ${\displaystyle S}$	0	+1	−1	0
Quark- Zusammensetzung	${\displaystyle {\bar {c}}}$	${\displaystyle {\bar {s}}}$	${\displaystyle s\!\,}$	${\displaystyle c\!\,}$
	${\displaystyle b\!\,}$	${\displaystyle b\!\,}$	${\displaystyle {\bar {b}}}$	${\displaystyle {\bar {b}}}$
Bottomness ${\displaystyle B'}$	−1		+1

Siehe auch

• Liste der Mesonen
• B-Fabrik

Literatur

• Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz, Frank Zetsche: Teilchen und Kerne. Eine Einführung in die physikalischen Konzepte. 7. Aufl. Springer, Berlin 2006, ISBN 978-3-540-36685-0, S. 194.
• P. Koppenburg, Z. Dolezal, M. Smizanska: Rare decays of b hadrons. In: Scholarpedia. Band 11, Nr. 6, 2016, S. 32643., doi:10.4249/scholarpedia.32643 (scholarpedia.org).

Weblinks

• Heavy Flavor Averaging Group Aktuelle Datensammlung zur Physik der schweren Quarks

Einzelnachweise und Anmerkungen

1. Die Angaben über die Teilcheneigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus:
   P.A. Zyla et al.: 2020 Review of Particle Physics. In: Prog. Theor. Exp. Phys. 2020, 083C01 (2020). Particle Data Group, abgerufen am 11. September 2020 (englisch).
2. Zum Vergleich: das schwerste Quark, das t-Quark, hat eine Masse von 170,9 GeV/c².