Starke Wechselwirkung

Autor: Leandro Alegsa

03-11-2020

Die starke Wechselwirkung (oder starke nukleare Kraft) ist eine der vier fundamentalen Kräfte. Die anderen sind der Elektromagnetismus, die schwache Wechselwirkung und die Gravitation. Sie werden als fundamentale Kräfte bezeichnet, weil sie nicht einfacher gemacht werden können.

Die starke Atommacht hält die meisten gewöhnlichen Angelegenheiten zusammen. Obwohl sie die stärkste fundamentale Kraft ist, ¹⁰³⁸ (1 gefolgt von 38 Nullen) mal so stark wie die Schwerkraft, funktioniert die starke Wechselwirkung nur über Entfernungen von wenigen Femtometern (fm). Diese ist etwa 10-15 (0,0000000000000000001) Meter lang.

Wissenschaftler teilen ihn oft in zwei Teile: die Farbkraft und die Kernkraft. Bei Abständen von 0,8 fm und weniger hält die Farbkraft subatomare Teilchen, wie Protonen und Neutronen, zusammen. In Abständen von 1 bis 3 fm bindet die Kernkraft subatomare Teilchen zu Atomkernen.

Es wird oft angenommen, dass die starke Wechselwirkung durch Gluonen kontrolliert wird, die Quarks durch die starke Kraft "zusammenkleben". Gluonen können zwischen Quarks, Antiquarks und anderen Gluonen ausgetauscht (bewegt) werden. Allen diesen Teilchen wird nachgesagt, dass sie eine "Farbladung" tragen, etwas, das Elementarteilchen haben, die wie elektrische Ladung ist. Teilchen mit Farbladung tauschen Gluonen aus, so wie Teilchen mit elektrischer Ladung Photonen austauschen.

In der Theorie der Quantenchromodynamik (QCD) ist die starke Kraft die Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen. Die Quantenchromodynamik ist die Theorie, die verschiedene Farben erklärt [Zitat erforderlich]. Die Starke Kraft ist die von Gluonen kontrollierte Grundkraft, die auf Quarks, Antiquarks und die Gluonen selbst wirkt.

Die starke Kraft wirkt nur direkt auf Quarks. Zwischen Hadronen ist die starke Kraft als Kernkraft bekannt. Die Starke Kraft ist der Grund dafür, dass wir keine freien Quarks sehen können, d.h. Quarks, die sich selbstständig machen. Dieses Ereignis wird Farbbegrenzung genannt, eine Theorie, die besagt, dass man nur Hadronen sehen kann.

Farbe starke Kraft

Die Farbstarke Kraft ist die Kernkraft, die zwischen den drei Quarks wirkt, aus denen ein Proton oder Neutron besteht. Sie wird Farbstarke Kraft genannt, weil die Starke Kraft, wie die elektromagnetische Kraft, Ladungen besitzt. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die elektromagnetische Kraft nur eine Ladung hat (magnetische Ladungen sind nur langsam bewegte elektrische Ladungen), und die starke Kraft hat drei. Diese drei Arten von Ladungen werden nach Farben benannt: rot, blau und grün. Sie haben auch Anti-Farben: Anti-Rot, Anti-Blau und Anti-Grün. Wie die elektromagnetische Kraft ziehen sich entgegengesetzte Farben an, und die gleichen Farben stoßen sich ab. Einige Teilchen, die Farbladungen haben, sind Quarks und Antiquarks. Die Art des Quarks hat überhaupt nichts mit der Farbladung dieses Quarks zu tun. Quarks sind eines der kleinsten Teilchen, die der Mensch derzeit kennt; sie nehmen keinen Raum ein, weil sie Punkte sind, und die einzigen Teilchen, die wir noch nicht von anderen Teilchen trennen konnten. Das liegt in der Tat daran, dass die Natur der starken Kraft zwischen den Teilchen darin besteht, dass sie umso stärker wird, je weiter die Teilchen entfernt sind. Der Kraftträger der starken Kraft wird als Gluon bezeichnet. Gluonen haben auch Farbladung. Sowohl Quarks als auch Gluonen haben Eigenschaften, die sie gegenüber anderen Teilchen einzigartig machen.

Die drei Quarkfarben (rot, grün, blau). Sie sind in Kombination weiß oder farblos

Die drei Quark-Anti-Farben (antirot, antigrün, antiblau). Sie werden auch kombiniert, um farblos zu sein; schwarz in einem Fall, der sich auf physikalische Materie oder Pigmente bezieht.

Die starke Kraft wird zwischen einem Proton und einem Neutron durch Gluonen bewegt

Nukleare Kraft

Die Kernkraft oder Reststärke ist die starke Kraft, wie sie zwischen Hadronen (Teilchen aus zwei oder drei Quarks, z.B. Protonen und Neutronen) wirkt. Sie ist das, was den Kern eines Atoms zusammenhält.

Fragen und Antworten

F: Was sind die vier Grundkräfte der Physik?

A: Die vier Grundkräfte der Physik sind der Elektromagnetismus, die schwache Wechselwirkung, die Gravitation und die starke Kernkraft.

F: Wie unterscheidet sich die starke Kernkraft von den anderen Grundkräften?

A: Die starke Kernkraft ist viel stärker als die Schwerkraft (1038 Mal stärker), aber sie wirkt nur über sehr kurze Entfernungen von einigen Femtometern (fm). Sie hält subatomare Teilchen wie Neutronen und Protonen zusammen und hält auch den Atomkern zusammen.

F: Was ist Quantenchromodynamik?

A: Die Quantenchromodynamik (QCD) ist eine Theorie, die die verschiedenen Farben erklärt. Sie besagt, dass die starke Kraft zwischen Quarks und Gluonen wirkt.

F: Wie funktioniert der Farbeinschluss?

A: Colour Confinement tritt auf, wenn so viel Energie erforderlich wäre, um ein Quark zu trennen, dass stattdessen neue Hadronen entstehen würden. Dieses Phänomen kann in Teilchenbeschleunigern beobachtet werden.

F: Welche Teilchen tragen eine Farbladung?

A: Quarks, Antiquarks und Gluonen tragen alle eine Farbladung, die der elektrischen Ladung ähnlich ist.

F: Wie interagieren Teilchen mit Farbladung miteinander?

A: Teilchen mit Farbladung tauschen untereinander Gluonen aus, so wie Teilchen mit elektrischer Ladung untereinander Photonen austauschen.

F: Was passiert, wenn zwei Hadronen, die aus Quarks bestehen, miteinander wechselwirken?

A: Wenn zwei Hadronen, die aus Quarks bestehen, miteinander wechselwirken, wird dieser Effekt der starken Kraft als Kernkraft bezeichnet (die nicht fundamental ist).