Die
Quarks im Standard-Modell -
Der Quark-Einschluss
(engl.
confinement
)
Eine
fundamentale Eigenschaft der Quarks verdient es extra erwähnt zu
|
werden,
der sogenannte
Quark-Einschluss.
|
|
1964 verzögerte sich die Durchsetzung des Quarkmodells von Gell-Mann unter den Teilchenphysikern dadurch, dass man Quarks in Experimenten nie einzeln
beobachtete, sondern nur als
einzelne, aber gebundene Streuzentren
im Proton fand.
Man hat bis heute noch kein einzelnes, freies Quark beobachtet und wird - sofern
die Theorie stimmt - es auch nie tun. Der Grund für den "
Einschluss "
(
confinement ) der Quarks
in Mesonen oder Baryonen liegt an einer besonderen Eigenschaft der
starken Kraft, die die Quarks in Mesonen und Baryonen zusammenhält.
Solange
sich die Quarks nahe (innerhalb von 1 fm, dem Protonendurchmesser) aneinander befinden, können sie sich
fast frei bewegen, sind sie also durch die starke Kraft nur schwach gebunden. Versucht man aber sie zu trennen, steigt die Wirkung der starken Kraft anfangs mit steigendem
Abstand an und strebt dann einem konstanten Wert entgegen
. Dies hat zur Folge, dass man
extrem viel Energie
aufwenden müsste,
|
|
um sie auch nur "ein wenig" voneinander zu trennen. Um ein völlig freies Quark zu erzeugen, bräuchte man
theoretisch sogar
unendlich viel Energie. Aber so weit kommt es
gar nicht, denn steckt man sehr viel Energie hinein, z.B. in ein
Charmonium (Meson aus charm und anti-charm, siehe Abb. oben), so reicht die Energie irgendwann
aus, um z.B ein Quark-Antiquark-Paar gleichen Flavours (hier: d
d
) zu erzeugen, so dass das Quark, das abgetrennt werden sollte, mit dem entstandenen Antiquark ein Meson bildet, also sofort wieder gebunden wird. Das entstandene Quark (hier: d) bildet mit dem Antiquark des ursprünglichen Mesons
auch ein Meson (siehe dazu auch
).
|
|
Wenn man versucht Quarks zu trennen, entstehen neue gebundene Mesonen oder Baryonen.
Diese Eigenschaft bezeichnet man als Quark-Einschluss oder Confinement.
|