Farbsingulett-Spiel

Wähle zwei oder drei Quarks oder Antiquarks und dann Prüfen. Wiederholungen sind erlaubt. Entferne einzelne Teilchen, um eine andere Kombination zu versuchen. Das freie Spiel prüft alle drei Familien. Im Quiz folgen Meson, Baryon, Antibaryon, Meson und Baryon. Jede Runde nimmt genau eine Antwort an; danach wird die nächste Runde freigegeben. Eine falsche Antwort beendet die Erfolgsserie. Ein Moduswechsel oder ein neues Quiz beginnt einen neuen Spielstand.

Farbe ist ein Ladungsname. R, G und B beschreiben kein sichtbares Licht; der Überstrich bezeichnet die jeweilige Antifarbe. Eine passende Auswahl ist ein Basisbestandteil eines Farbsinguletts. Sie ist allein noch nicht der vollständige Singulett-Quantenzustand.

Ein normiertes Meson-Farbsingulett lautet (|R R̄⟩ + |G Ḡ⟩ + |B B̄⟩) / √3. Ein normiertes Baryon-Farbsingulett lautet (|RGB⟩ + |GBR⟩ + |BRG⟩ − |RBG⟩ − |GRB⟩ − |BGR⟩) / √6. Der entsprechende Antibaryon-Zustand ist (|R̄ḠB̄⟩ + |ḠB̄R̄⟩ + |B̄R̄Ḡ⟩ − |R̄B̄Ḡ⟩ − |ḠR̄B̄⟩ − |B̄ḠR̄⟩) / √6. Die drei beziehungsweise sechs Terme sind orthogonale Basiszustände; daraus folgen die Normierungsfaktoren.

In diesen Quantenausdrücken zählt die Reihenfolge der Plätze: Die Baryon-Summen haben wechselnde Vorzeichen. Das Spiel prüft nur, ob die gewählten Farben in einem solchen Term vorkommen können. Deshalb ändert eine andere Auswahlreihenfolge die Wertung nicht. Es bildet keine Überlagerung und berechnet weder Flavor, Masse, Bindungsenergie noch das gesamte Hadronspektrum. Mehr als drei Teilchen liegen außerhalb dieses Spiels; das ist kein allgemeines Verbot in der Physik.

Der kleine Spielstand samt geprüften Antworten bleibt erhalten, wenn die lokale Speicherung von Werkzeugzuständen eingeschaltet ist. Die Punkte werden aus diesen Antworten abgeleitet. Das Spiel ist eine lokale Lernübung ohne Zeitmessung und Online-Rangliste.

Quelle: Harald Fritzsch, The history of QCD, CERN Courier (2012), zu Farbindizes und Singulettzuständen. Die historische Darstellung ist keine Aussage zum heutigen experimentellen Stand exotischer Hadronen.