Techniklexikon

starke Wechselwirkung

Teilchenphysik, starke Kraft, eine der vier fundamentalen Wechselwirkungen des Standardmodells der Elementarteilchen. Sie koppelt an die Farbladung von Quarks; farblose Teilchen wie die Leptonen spüren die starke Wechselwirkung nicht. Die Quantenfeldtheorie der starken Wechselwirkung ist die Quantenchromodynamik, die zugehörigen Eichbosonen sind die masselosen Gluonen. Die starke Wechselwirkung bindet die Quarks zu Mesonen (Quark-Antiquark-Paare) und Baryonen (drei gebundene Quarks). Die Baryonen und Mesonen selbst sind immer farblos, andere Kombinationen werden von der starken Wechselwirkung nicht zugelassen (Quarkmodell). Die Gluonen hingegen tragen selbst Farbladung und unterliegen somit – im Gegensatz zum elektrisch neutralen Photon, dem Eichboson der elektromagnetischen Wechselwirkung, das diese nicht spürt – auch der starken Wechselwirkung, koppeln also untereinander. Das hat zur Folge, dass auf einer Längenskala von 10^-15 m die starke Wechselwirkung mit der Entfernung stärker wird. Zwei gebundene Quarks verhalten sich anschaulich also wie ein Gummiband, dessen Spannung immer grösser wird, wenn man es auseinanderzieht. »Bricht« es bei genügend grosser Energiezufuhr doch, so entstehen keine einzelnen Quarks, sondern neue Mesonen. Einzeln unbeobachtbare Quarks und Antiquarks sind also immer in beobachtbaren Mesonen und Baryonen eingeschlossen (Confinement). Bei sehr kleinen Entfernungen wird die Bindung der Quarks allerdings schwächer und sie beginnen, sich wie freie Teilchen zu verhalten (asymptotische Freiheit), was das Streuverhalten in der tiefinelastischen Streuung erklärt (Partonmodell).