Warum werden Quarks in Verbindung miteinander schwerer?

Hallo RM2006,

das liegt an einer besonderen Eigenschaft der Starken Wechselwirkung: Confinement.

Mit steigenden (kinetischen) Energien und sinkendem Abstand zueinander wird die Interaktion zwischen den Quarks immer schwächer (asymptotische Freiheit). Confinement ist das Gegenteil davon: Da mit wachsendem Abständen und fallenden Quark-Energien die Wechselwirkung zwischen ihnen immer stärker wird, lassen sie sich nicht voneinander lösen.

Versuchte man ein Quark aus einem Proton oder Neutron zu lösen, müsste man dafür so viel Energie in das System investieren, dass diese Energie für die Erzeugung eines Quark- Antiquark- Paares ausreicht: Das neu entstandene Quark schließt sich dem Proton oder Neutron an, das Antiquark bildet mit dem herausgelösten Quark ein Pion; die Verbindung bricht.

Innerhalb des Protons haben also die Quarks immer hohe Energien, da die Wellenlänge eines Quarks wegen des Confinement klein und sein Impuls entsprechend groß sein muss, und seine kinetische Energie dementsprechend auch. Sie ist viel größer als die Ruheenergien des Quarks selbst.

Über das Masse-/Energieäquivalent E = m c^2; die zusätzliche Energie, die die Quarks bindet, zeigt sich in einer erhöhten Gesamtmasse…