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Hintergrund: Hintergrund: Quantenchromodynamik

Hintergrund: Quantenchromodynamik

Hier im Blog wird ja oft von der Quantenchromodynamik geschrieben, aber was ist das eigentlich ganz genau? Finden wir es heraus!

Die Quantenchromodynamik, oder auch kurz QCD, ist die Theorie der starken Wechselwirkung. Die starke Wechselwirkung ist eine der vier fundamentalen Wechselwirkungen, die in unserer Natur vorkommmen. 
Diese sind:

  • Die Gravitation, diese beschreibt die Anziehung von Massen. Sie ist die einzige Wechselwirkung, die nicht mittels der Quantenmechanik beschrieben werden kann, dies ist eines der großen ungelösten Probleme der Physik.  
  • Die Quantenelektrodynamik, welche die Elektrizität und den Magnetismus beschreibt. Sie beschreibt die Dynamik der Elektronen und Photonen. Die dazugehörige Ladung ist die elektrische Ladung, sie kann positiv oder negativ sein. 
  • Die schwache Wechselwirkung, diese beschreibt zum Beispiel den Neutronenzerfall und wird durch die W- und Z-Bosonen ausgetauscht. Sie heisst schwache Wechselwirkung, weil die  
  • Letztendlich die starke Wechselwirkung, welche die Kraft zwischen den Quarks übermittelt und diese auf kleinen Skalen zusammenhält. Die Kraft wird übertragen durch sogenannte Gluonen und es gibt drei verschiedene Ladungen.

Diese Ladung wird Farbe genannt und Quarks tragen die Ausführungen rot, grün und blau. Antiquarks tragen die gegenteiligen Antiladungen, diese heissen relativ banal anti-rot, anti-grün und anti-blau. 

Die Reichweite der starken Wechselwirkung ist sehr kurz, sie beträgt ungefähr ein fm. Das ist ein Femtometer, oder 10−15 Meter oder ausgeschrieben 0,000000000000001 Meter. Auf diesen kleinen Radien werden die Quarks zusammengehalten. Man spricht hier vom sogenannten "Farbzusammenschluss", dieser wird im Fachjargon auch confinement genannt. 

Die starke Wechselwirkung ist also die Wechselwirkung, die dafür sorgt, dass Quarks und Gluonen in Hadronen gebunden werden. Hier ist es wichtig, dass die Hadronen am Ende farbneutral sind (aus tiefgehenden theoretischen Gründen) - das bedeutet, dass es nur bestimmte Kombinationen von Quarks und Anti-Quarks geben kann, dazu aber in einem späteren Artikel mehr. 

Wenn man es auf die Spitze treiben will, ist die starke Kraft frei nach Goethe, das, was die Welt im Innersten zusammenhält. 

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