Die Teilchen des Standard-Modells - Der Spin    Wir haben die Elementarteilchen bisher in zwei Gruppen (Leptonen und Quarks bzw. Hadronen) unterteilt. Unterschieden haben wir sie danach, ob sie stark wechselwirken (Quarks bzw. Hadronen), oder nicht (Leptonen).   Teilchen besitzen aber noch eine weiter Eigenschaft, nach der man sie unterscheiden kann, den sogenannten Eigendrehimpuls oder einfach (aus dem Englischen) Spin.    Was versteht man unter dem Spin eines Teilchens? Golf- oder Tennisspieler (u.a.) kennen z.B. den Begriff "Top-Spin", was soviel bedeutet, als dass sich der Ball im Flug auch noch um die eigene Achse nach vorne dreht. Diese anschauliche Vorstellung vom Spin eines Teilchens haben auch Physiker.    Im Makroskopischen ist der Spin eines Teilchens der Drehimpuls, den es besitzt, wenn es- wie ein Kreisel - um seine eigene Achse rotiert, wie z.B. auch die Erde.    Im mikroskopischen Bereich der Teilchenphysik ordnet man den Teilchen auch einen Eigendrehimpuls zu. Allerdings können die mikroskopischen Teilchen nur Drehimpulse annehmen, die ein n/2-faches von h = h/2 p (h Plancksches Wirkungsquantum) sind. Der Spin eines Teilchens ist daher "portioniert" oder, wie die Physiker   sagen, " der Spin ist quantisiert ". Zur Angabe des Spins eines Teilchens genügt es folglich einfach die Zahl anzugeben, mit der h multipliziert werden muss, um den Spin zu erhalten. Diese Zahl nennt man die Spin-Quantenzahl s.    Es gibt Teilchen, mit halbzahligem Spin ( h /2, 3 h /2, 5 h /2,...) und Teilchen, mit ganzzahligem Spin (0, h , 2 h , 3 h , ...).   Teilchen mit halbzahligem Spin nennt man Fermionen (nach dem italienischen Physiker Enrico Fermi, Abb. rechts) und Teilchen mit ganzzahligem Spin nennt man Bosonen (nach dem indischen Physiker Sir J. C. Bose).   Man kann nun die Elementarteilchen und zusammengesetzte Teilchen danach unterscheiden, ob sie Fermionen oder Bosonen sind.    Bei den Elementarteilchen kann man es sich leicht merken:   Quarks und Leptonen sind Fermionen, da sie alle den Spin 1/2 besitzen. Für Austauschteilchen ist es auch nicht schwieriger:   Austauschteilchen sind Bosonen, da sie ganzzahlige Spins besitzen. Fermionen Bosonen Quarks: u, d,  s, c, b, t Leptonen: e, n e, m , n m , t , n t Austauschteilchen: Photon, W +, W -, Z 0, Gluon, Graviton Interessant wird es vor allem bei den aus Quarks aufgebauten Teilchen, denn bei ihnen werden die Spins ihrer "Bausteine" zu einem Gesamtspin zusammengefasst.   Eine besondere Eigenschaft der Fermionen muss noch erwähnt werden. Für sie gilt das sogenannte Pauli-Verbot (oder Pauli-Prinzip). Es besagt, dass   nie zwei oder mehr von ihnen "am gleichen Ort" (z.B. Elektronen eines Atoms) in allen Quantenzahlen (Spin, Ladung,...) übereinstimmen dürfen. Welche Folgen dieses Prinzip vor allem für den Aufbau von Teilchen aus Quarks hat, werden wir später in diesem Kapitel sehen. Für Bosonen gilt das Pauli-Verbot nicht!   Neben der Quantenzahl des Spins gibt es noch eine Reihe weiterer wichtiger Quantenzahlen. Es ist sinnvoll sich auf     folgender Seite ein Bild davon zu machen, was Quantenzahlen sind und welche es gibt.