Techniklexikon

Flavorgruppe

Teilchenphysik, unitäre Symmetriegruppe SU_f(N), die sich der ladungsartigen Quantenzahl Flavor zuordnen lässt und die der Darstellung der Hadronen im Quarkmodell zu Grunde liegt. Das Standardmodell der Elementarteilchen geht von sechs verschiedenen Quarkflavors aus (u, d, s, c, b, t), dementsprechend lassen sich Flavorgruppen bis zu N = 6 konstruieren.

Die u- und d-Quarks formen ein Isospin-Dublett der Flavorgruppe SU_f(2), die sich aber schon in den 50er Jahren durch die Entdeckung der Strangeness s als zu klein erwies. Die Flavorgruppe SU_f(3) liegt dem von M. Gell-Mann und Y. Ne\'eman 1961 postulierten achtfachen Weg zur Darstellung der Baryonen und Mesonen zugrunde. Dieses Modell ordnet die fundamentale Darstellung 3 der SU(3) dem Quarktriplett (u, d, s), und die höheren Darstellungen, die man durch Produkte der fundamentalen Darstellung erhält, den Hadronen zu. Mesonen werden als Quark-Antiquark-Paare postuliert und sollten sich dementsprechend in der Produktzerlegung  arrangieren lassen. Baryonen werden als Zusammensetzung von drei Quarks postuliert; sie sollten sich gemäss der Zerlegung  anordnen lassen. Tatsächlich fügten sich die damals bekannten Mesonen und Baryonen bemerkenswert gut in dieses Bild ein (Quarkmodell). Einer der grossen Erfolge des achtfachen Weges war die Vorhersage der W^--Masse aufgrund der SU_f(3)-Symmetrie.

Nach dem Vorbild der SU_f(3)-Symmetrie wurde versucht, durch die Ausdehnung auf die weiteren Quarkflavors grössere Flavorgruppen zu konstruieren, z.B. SU_f(4) mit den entsprechenden Tensorprodukten  und . Durch die grosse Massendifferenz zwischen dem c-Quarks und den drei leichten Quarks ist die SU_f(4)-Symmetrie in der Natur allerdings nicht so gut realisiert wie die SU_f(3)-Symmetrie, d.h. sie ist stärker gebrochen. Die Ausdehnung der Flavorsymmetrie auf das noch schwerere b-Quark ist noch problematischer, so dass dieser Ansatz im wesentlichen auf die drei leichten Quarks und die SU_f(3)-Symmetrie beschränkt bleibt.