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<!DOCTYPE html>

<title>Generation (Teilchenphysik)</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Generation (Teilchenphysik)</span></h1>

</header>

</div>

<caption>Elementare Materieteilchen

</caption>

<th>

</th>

<th>elektrische <br> Ladung

</th>

<th colspan="2">Generation 1

</th>

<th colspan="2">Generation 2

</th>

<th colspan="2">Generation 3

</th></tr>

<tr>

<th rowspan="2">Leptonen

</th>

<th rowspan="1">−1

</th>

<td><a href="Elektron" title="Elektron">Elektron</a>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {e}}\,}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/bd5c5fd9722fbda9a009fee670d62da1e4562a6b.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.675ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {e}}\,}" loading="lazy"></span>

</td>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {\mu }}\,}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/30fc1c80a94949daea23583b09522b267bed6626.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.033ex; height:2.009ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {\mu }}\,}" loading="lazy"></span>

</td>

<td><a href="%CE%A4-Lepton" class="mw-redirect" title="Τ-Lepton">Tauon</a>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}\,}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/a2335e109cc8782a9d5a28dd1a050c4894cacb3f.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.805ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}\,}" loading="lazy"></span>

</td></tr>

<tr>

<th rowspan="1">0

</th>

<td>Elektron-<br><a href="Neutrino" title="Neutrino">Neutrino</a>

</td>

<msub>

</mrow>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {\nu }}_{e}\,}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/a1d0f0ae7ba21f481b742cd5ec21ab791c4cb4ab.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.727ex; height:2.009ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {\nu }}_{e}\,}" loading="lazy"></span>

</td>

<td>Myon-<br><a href="Neutrino" title="Neutrino">Neutrino</a>

</td>

<msub>

</mrow>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {\nu }}_{\mu }\,}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/a320cf6a0d3ebe57f93244786d252385895fb401.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:2.952ex; height:2.343ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {\nu }}_{\mu }\,}" loading="lazy"></span>

</td>

<td>Tauon-<br><a href="Neutrino" title="Neutrino">Neutrino</a>

</td>

<msub>

</mrow>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {\nu }}_{\tau }\,}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/4f2a8a47f881a20b935ddaa03617df179ec4df65.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.811ex; height:2.009ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {\nu }}_{\tau }\,}" loading="lazy"></span>

</td></tr>

<tr>

<th rowspan="2"><a href="Quark_(Physik)" title="Quark (Physik)">Quarks</a>

</th>

</th>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {u}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/3d60e374e33b2c1d75888c0e8759f9e770e718f7.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.583ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {u}}}" loading="lazy"></span>

</td>

<td><a href="Quark_(Physik)#Charm-Quark" title="Quark (Physik)">Charm</a>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {c}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/1909df394b1f3760847d89921340bfd55e9ed770.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.193ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {c}}}" loading="lazy"></span>

</td>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {t}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/07a2eb0e611b2b6691b6eb02597aa9534949adee.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:0.965ex; height:2.009ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {t}}}" loading="lazy"></span>

</td></tr>

<tr>

</th>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {d}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/018a27e7c5e72a4c4ae579603e69907b1e18cbfc.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.423ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {d}}}" loading="lazy"></span>

</td>

<td><a href="Quark_(Physik)#Flavours" title="Quark (Physik)">Strange</a>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {s}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/adfccdf93cc6115ade3deffbbbf062d6849a1f38.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.234ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {s}}}" loading="lazy"></span>

</td>

<td><a href="Quark_(Physik)#Bottom-Quark" title="Quark (Physik)">Bottom</a>

</td>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\boldsymbol {b}}}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/e960028d95ee9b42ffb4c14c463160bd73f07b30.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.211ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle {\boldsymbol {b}}}" loading="lazy"></span>

</td></tr></tbody></table>

<p>In der <a href="Teilchenphysik" title="Teilchenphysik">Teilchenphysik</a> werden die zwölf bekannten <a href="Elementarteilchen" title="Elementarteilchen">elementaren Materieteilchen</a> oft in drei <b>Generationen</b> zu je vier Teilchen plus deren <a href="Antiteilchen" title="Antiteilchen">Antiteilchen</a> eingeteilt (Die Bezeichnung „Generation“ hat hier nichts zu tun mit beispielsweise „Mutter-“ und „Tochter“-Zuständen bei Zerfallsvorgängen).

</p><p>Jede Generation besteht aus einem elektrisch geladenen <a href="Lepton" title="Lepton">Lepton</a> (<a href="Elektron" title="Elektron">Elektron</a>, <a href="Myon" title="Myon">Myon</a> oder <a href="Tauon" title="Tauon">Tauon</a>), einem zugehörigen <a href="Neutrino" title="Neutrino">Neutrino</a> und zwei <a href="Quark_(Physik)" title="Quark (Physik)">Quarks</a>. Alle Atome des <a href="Periodensystem" title="Periodensystem">Periodensystems</a> und die aus ihnen aufgebauten Strukturen (<a href="Molek%C3%BCl" title="Molekül">Moleküle</a>, <a href="Zelle_(Biologie)" title="Zelle (Biologie)">Zellen</a>,…) sind aus den Teilchen der ersten Generation aufgebaut: die den Atomkern bildenden Protonen und Neutronen bestehen aus Up- und Down-Quarks, die Elektronen der <a href="Atomh%C3%BClle" title="Atomhülle">Atomhülle</a> sind selbst Elementarteilchen der ersten Generation.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Verhältnis_der_Generationen"><span id="Verh.C3.A4ltnis_der_Generationen"></span>Verhältnis der Generationen</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Massen">Massen</h3></div>

<p>Die zweite und dritte Generation werden oft näherungsweise als Kopien der ersten Generation mit größerer Masse und ansonsten identischen Eigenschaften der Teilchen angesehen. Die Massenverhältnisse der Teilchen aus unterschiedlichen Generationen folgen keinem bekannten Schema.

</p><p>Die Annahme, Teilchen höherer Generationen seien Kopien der unteren Generationen mit lediglich größeren Massen, ist praktisch, tatsächlich aber nur näherungsweise korrekt. Zum einen sind die Massen der Neutrinos bisher (2018) nicht bekannt. Zum anderen wird die Relation der Generationen untereinander durch die <a href="Higgs-Mechanismus" title="Higgs-Mechanismus">elektroschwache Symmetriebrechung</a> verkompliziert. Durch diese Symmetriebrechung sind die Masseneigenzustände der Quarks nicht mehr identisch zu ihren Wechselwirkungszuständen der <a href="Schwache_Wechselwirkung" title="Schwache Wechselwirkung">schwachen Wechselwirkung</a>, sondern durch die <a href="CKM-Matrix" title="CKM-Matrix">CKM-Matrix</a> miteinander verknüpft. Das heißt, der Masseneigenzustand eines Quarks einer Generation ist eine Mischung aus den Wechselwirkungseigenzuständen der gleichartigen Quarks aller Generationen und umgekehrt.

</p><p>Für die geladenen Leptonen findet keine solche Mischung statt, stattdessen gilt im <a href="Standardmodell_der_Teilchenphysik" class="mw-redirect" title="Standardmodell der Teilchenphysik">Standardmodell</a> das Theorem der Lepton-Universalität. Es besagt, dass die elektrisch geladenen Leptonen (mit Ausnahme der Massen) <i>exakte</i> Kopien voneinander sind und sich somit ein Myon bezüglich seiner Wechselwirkungen mit anderen Teilchen genau so wie ein Elektron verhält. Unterschiede kommen lediglich durch die höhere Masse zustande, können aber drastisch sein – das Myon ist beispielsweise im Gegensatz zum Elektron nicht stabil. Allerdings deutet sich an, dass beim <a href="Bottom-Quark" class="mw-redirect" title="Bottom-Quark">Bottom-Quark</a> (einem Quark der 3. Generation) dieser Grundsatz aufgegeben werden muss. Es wird noch auf weitere Daten gewartet, aber derzeit (2021) liegt die Chance, dass es sich nur um zufällige Messabweichungen handelt, bei einem Tausendstel.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Um als gesicherte Erkenntnis zu zählen, wird ein Wert unter einem Millionstel benötigt. Nach bisheriger Messung bilden sich beim Zerfall von 1.000 Bottom-Quarks in 591 Fällen ein <a href="Elektron" title="Elektron">Elektronenpaar</a> und in den anderen 409 Fällen ein <a href="Myon" title="Myon">Myonenpaar</a> – nach der Lepton-Universalität sollten sich gleich viele Elektron- und Myonenpaare bilden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Stabilität"><span id="Stabilit.C3.A4t"></span>Stabilität</h3></div>

<p>Mit Ausnahme der nahezu masselosen Neutrinos können freie Teilchen der zweiten und dritten Generation aufgrund ihrer im Vergleich zur ersten Generation höheren Masse über ein <a href="W-Boson" title="W-Boson">W-Boson</a> unter anderem in Teilchen einer niedrigeren Generation zerfallen. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass im Standardmodell die Leptonenfamilienzahl eine Erhaltungsgröße der schwachen Wechselwirkung ist. Das bedeutet, für jedes zerfallende geladene Lepton einer Generation muss ein Neutrino derselben Generation bei diesem Zerfall erzeugt werden. Das Myon hat eine Lebensdauer von 10<sup>−5</sup> Sekunden, das Tauon eine von 10<sup>−13</sup> Sekunden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anzahl_der_Generationen">Anzahl der Generationen</h2></div>

<p>Die Existenz einer vierten, fünften oder höheren Generation mit entsprechenden noch nicht experimentell nachgewiesenen Elementarteilchen kann nicht ausgeschlossen werden, aber es sind keine Hinweise für weitere Generationen bekannt. Ein bekannter experimenteller Test auf das mögliche Vorhandensein weiterer Generationen ist eine Untersuchung der Lebensdauer des <a href="Z-Boson" title="Z-Boson">Z-Bosons</a> am <a href="Large_Electron-Positron_Collider" title="Large Electron-Positron Collider">LEP</a>.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Da die Neutrinomassen der ersten drei Generationen sehr gering sind, könnte man annehmen, die Masse eines Neutrinos der vierten Generation sei kleiner als die halbe Masse des Z-Bosons. In diesem Fall könnte das Z-Boson in ein Neutrino und ein Antineutrino der vierten Generation zerfallen, was die Lebensdauer des Z-Bosons reduzieren würde. Durch Vergleich der gemessenen Lebensdauer mit Berechnungen konnte die Existenz einer vierten Generation mit einer Neutrinomasse kleiner als 40 GeV/c² mit 98 Prozent Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Nadja Podbregar: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.scinexx.de/news/technik/indizien-fuer-neue-physik-erhaerten-sich"><i>Ungleiche Zerfälle von Beauty-Quarks widersprechen dem Standardmodell der Physik.</i></a> In: <i>scienexx.</i> MMCD NEW MEDIA GmbH, 24. März 2021,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 24. März 2021</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AGeneration+%28Teilchenphysik%29&rft.title=Ungleiche+Zerf%C3%A4lle+von+Beauty-Quarks+widersprechen+dem+Standardmodell+der+Physik&rft.description=Ungleiche+Zerf%C3%A4lle+von+Beauty-Quarks+widersprechen+dem+Standardmodell+der+Physik&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.scinexx.de%2Fnews%2Ftechnik%2Findizien-fuer-neue-physik-erhaerten-sich&rft.creator=Nadja+Podbregar&rft.publisher=MMCD+NEW+MEDIA+GmbH&rft.date=2021-03-24&rft.language=de"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Pallab Ghosh: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.bbc.com/news/science-environment-56491033"><i>Machine challenges leading theory of physics.</i></a> In: <i>BBC News.</i> BBC, 23. März 2021,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 24. März 2021</span> (englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AGeneration+%28Teilchenphysik%29&rft.title=Machine+challenges+leading+theory+of+physics&rft.description=Machine+challenges+leading+theory+of+physics&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.bbc.com%2Fnews%2Fscience-environment-56491033&rft.creator=Pallab+Ghosh&rft.publisher=BBC&rft.date=2021-03-23&rft.language=en"> </span></span>

</li>

D. Decamp: <cite style="font-style:italic">Determination of the number of light neutrino species</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Physics Letters B</cite>. 231. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>4</span>, 1989, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>519</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/0370-2693%2889%2990704-1">10.1016/0370-2693(89)90704-1</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Generation+%28Teilchenphysik%29&rft.atitle=Determination+of+the+number+of+light+neutrino+species&rft.au=D.+Decamp&rft.date=1989&rft.doi=10.1016%2F0370-2693%2889%2990704-1&rft.genre=journal&rft.issue=4&rft.jtitle=Physics+Letters+B&rft.pages=519&rft.volume=231.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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</div>

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