Wieso keine einzelne Quarks?

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1 Antwort

Das liegt an der Starken Wechselwirkung, die hier ihrem Namen alle Ehre macht. Sie ist aber nicht nur stärker, sondern verhält sich auch völlig anders als die elektromagnetische Wechselwirkung.

Letztere nimmt ~1/r² (r ist die Entfernung) ab und ermöglicht es so, elektrische Ladungen mit endlicher Energie beliebig weit voneinander zu entfernen.

Die Photonen, die die elektromagnetische Wechselwirkung vermitteln, sind selbst nämlich elektrisch neutral, und deshalb sind Quellen elektrischer Feldstärke nur geladene Materieteilchen.

Die Starke Wechselwirkung hingegen wird durch die Gluonen (von engl. glue, Leim) vermittelt, und die sind selbst „farbig“, wobei das Wort „Farbe“ für die Starke Ladung daher rührt, dass es drei verschiedene Typen gibt, deren Gegenstücke sich aus den jeweils anderen beiden kombinieren lassen, und dies an unsere Farbwahrnehmung erinnert.

Also, Gluonen sind selbst „farbig“, und so lässt die Starke Wechselwirkung eben ab einer gewissen Entfernung nicht mehr nach.

Jetzt stellen wir uns vor, wir würden versuchen, ein Proton auseinander zu rupfen. Wir bekommen ein „rotes“ up-Quark zu fassen und ziehen daran. Wir müssen nicht immer fester ziehen, aber die Energiedifferenz, die wir hineinstecken müssen, um sie noch ein Stück weiter voneinander zu entfernen, wird nicht kleiner, sodass die Gesamtenergie irgendwann so groß wird wie die Masse des Quarks, mal 2/c².

Wenn wir die Energie überschreiten, entsteht ein „anti-rotes“ anti-up und ein „rotes“ up, Erstetes in unserer Hand und Letzteres im Proton, das dadurch so bleibt, wie es war. Wir haben nun ein neutrales Pion in der Hand, das sehr schnell zerstrahlt.

Natürlich kann man solche Teilchen nicht anfassen, und sie sie sind auch keine kleinen Kügelchen oder Ähnliches, aber als anschauliches Hilfsmodell sollte es taugen.

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