Das Elektron als Fermion und Lepton

Zusammenfassung

Von den elementaren Teilchen war das Elektron e ⁻ nicht nur das erste richtig identifizierte, es hat auch zu der Herausbildung des Begriffs, den die Physik sich heute zu den Grundbausteinen der Materie macht, durch seine nach und nach ermittelten Eigenschaften in besonderer Weise beigetragen: durch das Ausschließungsprinzip, den halbzahligen Spin, das anomal große magnetische Moment. Die relativistische Dirac-Gleichung (1927), die all dies begründen kann, stellt in der Modernen Physik einen weiteren “Quantensprung” mit bleibender Bedeutung dar. Sie sagte aber zugleich Antiteilchen voraus, was äußerst abwegig erschien, bis in der Höhenstrahlung überraschend das Positron entdeckt wurde. Heute basiert die theoretische Behandlung aller fundamentalen Fermionen – das sind die Leptonen und die Quarks – vollständig auf dieser Gleichung. Nach weiteren überraschenden Entdeckungen besteht die Gattung der Leptonen (d. h. Fermionen ohne Starke Wechselwirkung) nun aus drei Paaren: den elektrisch negativ geladenen Teilchen e ⁻, μ ⁻, τ ⁻ mit ihren jeweiligen ungeladenen Neutrinos (und die entsprechenden sechs Antiteilchen). Sie gelten als punktförmig in jedem überprüfbaren Sinn. Über die Gründe für ihre unterschiedlichen Massen, insbesondere bei den fast masselosen Neutrinos, wird noch gerätselt. Gegen die Existenz weiterer, noch unentdeckter Leptonen hingegen spricht eine Messung am Z ⁰-Boson, die in Kap. 14 genauer dargestellt wird.