Resonanz

Als Resonanzen bezeichnet man außerordentlich kurzlebige Teilchen. Sie existieren so kurz, dass sie kaum die Länge des eigenen Durchmessers zurücklegen können, selbst wenn sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegten.

Beispiele Bei den schweren stark wechselwirkenden Teilchen handelt es sich um Resonanzen. So hat etwa das Delta-Minus eine Lebensdauer von nur 10^-23 Sekunden. Licht legt in dieser Zeit eine Strecke vom Bruchteil eines Atomkerns zurück.

Wie werden Resonanzen nachgewiesen? Die Spuren von Resonanzen sind so kurz, dass sie von keinem Teilchendetektor der Welt aufgezeichnet werden können. Wie kommt es, dass Physiker dennoch von diesen Teilchen wissen? Und sogar deren Massen angeben? Beides ist eng miteinander verknüpft: Bei einer bestimmten Art von Teilchenphysikexperimenten bringen Physiker zwei Teilchen zum Zusammenstoß – etwa ein Elektron und ein Positron. Dabei erhöhen sie die Energie im Laufe des Experiments allmählich und schauen, wie sich die Ereignisrate verhält, wie viel also pro Sekunde passiert. Resonanzen lassen sich über einen plötzlichen Anstieg von Ereigniszahlen in einem Detektor nachweisen, wenn bei der Kollision der Ausgangs-Teilchen die Energie erreicht wird, die der Masse der Resonanz entspricht. Auf diese Weise erhält man den Hinweis auf eine Resonanz und kann an der Energie gleich die Masse ablesen. Jetzt bleibt nur noch die Lebensdauer zu ermitteln. Diese lässt sich – als Anwendung der Unschärferelation – aus der Breite des Resonanzberges errechnen.