Techniklexikon

Charm-Quark

c-Quark, Elementarteilchen, das zusammen mit dem Strange-Quark die zweite Generation der Quarks bildet. Es weist die elektrische Ladung  + 2/3, die Charm-Quantenzahl C =  + 1 und, wie alle Quarks, den Spin 1/2 und die Baryonenzahl 1/3 auf.

Das Charm-Quark wurde 1964 aus Gründen der Lepton-Hadron-Symmetrie postuliert, als man bereits zwei Leptonpaare kannte, nämlich Elektron und Myon mit ihren jeweiligen Neutrinos, aber erst ein vollständiges Quarkdublett aus Up- und Down-Quark, so dass für das Strange-Quark noch der Partner fehlte. Weitere Hinweise auf die Existenz eines vierten Quarks lieferten die schwachen Zerfälle seltsamer Teilchen, bei denen sich die Strangeness ändert, die Ladung aber nicht. Die Rechnungen mit nur drei Quarks (Up, Down, Strange) lieferten für solche Prozesse im Vergleich zum Experiment viel zu hohe Zerfallsraten. Erst ein 1970 von S.L. Glashow, J. Iliopoulos und L. Maiani vorgeschlagener Mechanismus unter Einführung des Charm-Quarks (GIM-Mechanismus) löste diesen Widerspruch auf. Der experimentelle Nachweis des Charm-Quarks gelang 1974 zeitgleich in zwei unterschiedlichen Experimenten durch die Entdeckung des J/y-Teilchens, eines nichtrelativistischen Bindungszustandes aus Charm-Quark und Charm-Antiquark (Charmonium).