Quantenchromodynamik

Quantenchromodynamik

Konzeptionell ist die QCD an die Quantenelektrodynamik angelehnt, die als Eichtheorie die Wechselwirkung elektrisch geladener Teilchen durch Photonen beschreibt. Die Wechselwirkungsteilchen der QCD sind die Gluonen. An die Stelle der elektrischen Ladung als Erhaltungsgröße tritt die Farbladung. Analog zur QED, wo nur geladene Teilchen wechselwirken, behandelt die QCD nur Teilchen mit Farbladung, die sogenannten Quarks. Quarks können drei verschieden Farben haben, die als rot, grün und blau bezeichnet werden. Im Unterschied zum elektrisch neutralen Photon in der QED tragen die Gluonen selbst Farbladung und wechselwirken daher auch miteinander. Das bewirkt, dass die Anziehungskraft zwischen den Quarks bei großen Entfernungen zunimmt, ähnlich wie bei einer gespannten Feder oder einem Gummifaden. Wird eine bestimmte „Spannung“ überschritten, reißt der Faden - in der QCD wird in dieser Analogie bei Überschreitung eines gewissen Abstands die Feldenergie so hoch, dass sie in die Bildung neuer Quark/Antiquark Paare umgesetzt wird. Daher treten Quarks niemals einzeln auf, sondern nur in gebundenen Zuständen, den Hadronen. Das Proton und das Neutron sowie die Pionen sind Beispiele für Hadronen.