P148: Unten angekommen: Lebenslänglich

 23.5  Quantensprünge von Quarks

Wir haben in den letzten Wochen viel eingesperrt:

Elektronen in Potenzialtöpfen und Magnetfelder sowie in Atomen, Protonen und Neutronen in dem von ihnen selbst aufgebauten Gefängnis des Atomkerns.

Aber wenn man Streuversuche macht, so wie Rutherford, um die innere Struktur der Protonen und Neutronen (Nukleonen) festzustellen, so kommt heraus:

30% der Masse eines Nukleons besteht aus drei Massenzentren, Quarks genannt. 70% sind Klebstoff, sog. Gluonen.

Gluonen vermitteln die starke Kraft, das ist die Kraft, die die Nukleonen zusammenhält.

Die starke Kraft ist nicht gut abgeschirmt, d.h. ein Nukleon verspürt auch die starke Kraft im Inneren eines anderen Nukleons, wenn es genügend dicht daneben ist.

Das ist die Kernkraft, das hält die Atomkerne zusammen.

Für Fachleute: Die Kernkraft ist eine van der Waals-Kraft der starken Kraft innerhalb der Nukleonen.

Die Gluonen sind die Bosonen der starken Kraft. Sie sind unmittelbar beim Urknall entstanden und seit dieser Zeit nicht sonderlich weit herum gekommen...sie sind immer noch in dem Nukleon, in dem sie von Anfang an drin waren. Quarks können nicht außerhalb der Nukleonen frei existieren (confinement), das nennt man "lebenslang"....

70% unserer Masse ist Zeugs direkt vom Urknall...

Wenn nun Quarks in Nukleonen eingesperrt sind, dann gibt es innerhalb der Nukleonen genau so feste bestimmte Energiezustände wie in der Elektronenhülle oder dem Atomkern...nur bei noch höheren Werten.

Auch hier hat man gelernt, Quantensprünge innerhalb der Nukleonen anzuregen und zu beobachten. Das passiert mit Teilchenbeschleuinigern.

Wenn Elektronen in Atomen Quantensprünge machen, dann entstehen Photonen.

Wenn Nukleonen in Atomkernen Quantensprünge machen, dannn entstehen Gammaquanten.

Und wenn Quarks im Inneren der Nukleonen Quantensprünge machen, dann entstehen Pionen (das sind Zusammenschlüsse aus zwei Quarks).

Hier habe ich die bekannten Energieniveaus eines Protons nach Angaben in Höfling, Waloschek aufgezeichnet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Da Quarks wirklich elementar zu sein scheinen, sind wir hier auf der untersten Stufe der Quantenrealität angekommen und haben die Bausteine unserer Welt gefunden.

 

Theoretische Physik Uni Münster