W-Boson und Radioaktivität

Beim radioaktiven Zerfall finden auf der Ebene der Elementarteilchen Veränderungen statt, vermittelt duch ein W-Boson. Bei der Umwandlung eines Protons (elektrische Ladung +1) in ein Neutron (elektrische Ladung 0) wandelt sich eigentlich ein u-Quark unter Aussendung eines W+-Teilchens in ein d-Quark um. Das Proton (=uud) wird somit zum Neutron (=udd), gefolgt vom Zerfall des W+ -Teilchens in ein Positron (e+) und ein Neutrino (νe). Im anderen radioaktiven Zerfall wandelt sich ein Neutron in ein Proton um. Dabei wird eigentlich ein d-Quark zu einem u-Quark. Gleichzeitig wird ein W--Boson emittiert, das in ein Elektron (e-) und ein Antineutrino νe zerfällt.

Wir können diese Prozesse mit sogenannten Feynman-Diagrammen verdeutlichen, die Du noch besser kennenlernen wirst. Ein Feynman-Diagramm ist eine bildliche Darstellung von Prozessen in der Teilchenphysik. Eine gerade Linie steht für ein Elementarteilchen, Wellenlinien für Austauschteilchen, und an den Wechselwirkungspunkten, wo die Linien aufeinander treffen, werden Teilchen vernichtet, gebildet oder gestreut. Der zeitliche Ablauf ist von links nach rechts.

Dieses Feynman-Diagramm zeigt ein Neutron (elektrische Ladung ist null), das durch Umwandlung eines d-Quarks in ein u-Quark zu einem Proton wird (elektrische Ladung +1). Das W--Teilchen zerfällt in ein Elektron (Ladung -1) und ein Neutrino (Ladung 0). Dieser Vorgang heißt Beta-Zerfall. Die elektrische Ladung bleibt in der Gesamtbilanz erhalten.

Weitere Informationen zum W-Boson findest Du im W-Pfad.

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