Austauschteilchen - erste Übersicht

Die Teilchen des Standard-Modells - Austauschteilchen (Allgemeines)

Neben den elementaren Bausteinen der Materie gibt es noch die Teilchen, die die vier Wechselwirkungen vermitteln. Wie man sich die Vermittlung einer Wechselwirkung durch ein Austauschteilchen (Vermittler) vorstellen kann, ist Thema des nächsten Kapitels

. Für uns genügt es hier, zu wissen, dass zu jeder Wechselwirkung ein Austauschteilchen bzw. eine Gruppe von Austauschteilchen gehören.

Die Austauschteilchen können nicht auf alle Elementarteilchen wirken (siehe Zuordnung in Abb. unten). Sie werden je nach Zusammenhang, in dem von ihnen die Rede ist, als Wechselwirkungs- teilchen oder auch als Feldquanten ihrer Kraftfelder bezeichnet.
Bevor wir die Austauschteilchen einzeln beschreiben, folgen noch zwei Eigenschaften, die alle betreffen.

Übersicht über die 4 Wechselwirkungen und ihre Austauschteilchen

1. Der Spin

Alle Austauschteilchen sind Bosonen (Austauschbosonen), sie besitzen einen ganzzahligen Spin. Es gilt dabei allgemein, dass Austauschbosonen mit geradem Spin (s = 0, 2, 4, ...) nur anziehende Wirkung vermitteln können, während solche mit ungeradem Spin (s = 1, 3, 5, ...) sowohl eine anziehende

als auch abstoßende Wirkung vermitteln können. Die Gravitation wirkt nur anziehend, dementsprechend hat das (noch hypothetische!) Graviton den Spin s = 2.
Alle anderen Wechselwirkungen können abstoßend und anziehend wirken, ihre Austauschbosonen haben alle den Spin
s = 1.

2. Masse

Die Reichweite einer Wechselwirkung hängt von der Masse ihres Vermittlers ab. Je schwerer ein Austauschboson ist, desto kurzreichweitiger ist die vermittelte

Wechselwirkung. Ein Austauschboson einer Wechselwirkung mit unendlicher Reichweite muss die Ruhemasse 0 besitzen.

Folgende Tabellenübersicht fasst die wichtigsten Eigenschaften der Austauschbosonen zusammen:

Eigenschaftà	Wechsel- wirkung	Beispiel für WW	Masse in GeV/c²	elektrische Ladung in e	koppelt an	Spin
Photon	el.magn.	Coulomb- Anziehung	0	0	el. Ladung	1
Gluon	stark	Anziehung der Quarks	0	0	Farbladung	1
W^-, W⁺, Z⁰-Bosonen	schwach	b-Zerfall	80,3 (W^-/+) 91,2 (Z⁰)	-1, +1 0	schwache Ladung	1
Graviton	Gravitation	Erd- anziehung	0	0	Masse	2