B-Meson

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

B+
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften
elektrische Ladung	+1 e
Ruheenergie	5279,34(12) MeV
SpinParität	0−
Isospin	½   (Iz = +½)
Bottomness	+1
mittlere Lebensdauer	1,638(4) · 10−12 s
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Valenzquarks	$u{\bar {b}}$, 1 Up und 1 Anti-Bottom

B0
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften
elektrische Ladung	neutral
Ruheenergie	5279,65(12) MeV
SpinParität	0−
Isospin	½   (Iz = −½)
Bottomness	+1
mittlere Lebensdauer	1,519(4) · 10−12 s
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Valenzquarks	$d{\bar {b}}$, 1 Down und 1 Anti-Bottom

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

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 ($B^{\pm }$) bzw. 5,2792 GeV/c² ($B^{0}$ und ${\bar {B^{0}}}$) und eine Lebensdauer von 1,6·10⁻¹² s ($B^{\pm }$) bzw. 1,5·10⁻¹² s ($B^{0}$, ${\bar {B^{0}}}$). 

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 $B^{0}$-${\bar {B^{0}}}$-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

Bs0
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften
elektrische Ladung	neutral
Ruheenergie	5366,88(14) MeV
SpinParität	0−
Isospin	0
Strangeness	−1
Bottomness	+1
mittlere Lebensdauer	1,515(4) · 10−12 s
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Valenzquarks	$s{\bar {b}}$, 1 Strange und 1 Anti-Bottom

Bc+
Klassifikation
Boson Hadron Meson
Eigenschaften
elektrische Ladung	+1 e
Ruheenergie	6274,9(8) MeV
SpinParität	0−
Isospin	0
Charm	+1
Bottomness	+1
mittlere Lebensdauer	0,510(9) · 10−12 s
Wechselwirkungen	stark schwach elektromagnetisch Gravitation
Valenzquarks	$c{\bar {b}}$, 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 …
	$B_{c}^{-}\!\,$	${\bar {B}}_{s}^{0}$	$B_{s}^{0}\!\,$	$B_{c}^{+}\!\,$
… Charm $C$	−1	0	0	+1
… Strangeness $S$	0	+1	−1	0
Quark- Zusammensetzung	${\bar {c}}$	${\bar {s}}$	$s\!\,$	$c\!\,$
	$b\!\,$	$b\!\,$	${\bar {b}}$	${\bar {b}}$
Bottomness $B'$	−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