Quarks, Gluonen, Starke Wechselwirkung

Zusammenfassung

Es widersprach der Experimentierkunst eines halben Jahrhunderts moderner Physik, als 1963 Elementarteilchen mit ± oder ± elektrischer Elementar-Ladung vorgeschlagen wurden: die Quarks. Dies Denkverbot aber einmal hinter sich gelassen, konnten die Regeln für das Zusammenbauen von je zwei oder drei Quarks durch ihre Eleganz bestechen. Die vielen Teilchen des Teilchenzoos ergaben sich fast von selbst mit ganzzahligen Ladungen und allen ihren weiteren Eigenschaften, wenn man den Quarks einen halbzahligen Spin und einen neuen, dreiwertigen Freiheitsgrad “Farbe” gab. Nur ein theoretisches Puzzle-Spiel? Doch genau so, wie Rutherford 60 Jahre vorher im Atom den Kern aufgespürt hatte, fand man 1970 weitere Hinweise auf die kleinen Untereinheiten in den Kernbausteinen: Stoßende Teilchen werden häufiger als erwartet stark abgelenkt. Indes brauchte es zur Anerkennung der Quarks noch eine weitere Überraschung aus ganz anderer Richtung: 1974 die Entdeckung eines exotischen Teilchens “J/Ψ”, das nur in das (dafür eigens von 3 auf 4 Quarks erweiterte) Quark-Modell hineinpasste. Bis 1995 wurden insgesamt 6 Sorten Quarks entdeckt. Dass die Quarks nie einzeln vorkommen, wird durch ihre extrem starke Anziehung erklärt: die eigentliche Starke Wechselwirkung. Die Austauschteilchen heißen Gluonen und tragen auch selber Farbladungen. Wenn dabei ein Paar Quark-Antiquark gebildet wird, kann es zu einem benachbarten Nukleon hinüberfliegen. Dieser, im Verhältnis kleine Nebeneffekt erklärt nun die Kernkräfte.