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Die
vier Wechselwirkungen - Wechselwirkung und
Austauschteilchen
Was geschieht bei einer Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen?
Betrachten wir vor der Beschreibung der Wechselwirkung (WW) zwischen Elementarteilchen zunächst die alltägliche, makroskopische Sichtweise (klassische Mechanik).
Zwei makroskopische Körper üben aufeinander Kräfte aus und treten damit in Wechselwirkung zueinander.
Jemand zieht an einem Türgriff (Zugkraft). Die Luft in einem Ballon drückt gegen die Ballonhaut (Druckkraft). Es gibt viele weitere Kräfte, die man je nach ihrem Auftreten
entsprechend bezeichnet (Schubkraft, Reibungskraft, Zentripetalkraft, Gewichtskraft etc.). Die Kräfte werden durch ihre makroskopischen Ursachen (Druck, Reibung, Gewicht etc.)
charakterisiert.
Die nächste Stufe der Beschreibung von Wechselwirkungen erfolgt mit Feldern. Auf Körper, die sich in einem Feld befinden, werden Kräfte ausgeübt, wenn sie eine
entsprechende Eigenschaft besitzen (z.B. elektrische Ladung für
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elektrisches Feld; Masse für Gravitationsfeld). Diese (hier stark vereinfachte)
Sichtweise wird in Feldtheorien wie z.B. der Elektrodynamik beschrieben.
Die Beschreibungen von Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen durch Quantentheorien kommen ohne Felder aus. Die Wechselwirkungen zwischen
Elementarteilchen werden durch sogenannte Austauschteilchen vermittelt.
Man nennt diese Teilchen daher auch Vermittler. Die elektromagnetische Wechselwirkung wird z.B. durch den Austausch (Emission und Absorption von Photonen)
vermittelt. Man beachte, dass auch scheinbar statische Zustände (z.B. Anziehung zweier elektrischer Ladungen) durch ständige Absorption und Emission von Photonen
erklärt werden und damit auch als Vorgänge betrachtet werden.
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Eine
anschauliche Vorstellung davon, wie ein Vermittler abstoßend
wirken kann, gibt folgendes Modell:
Was
könnte der Grund dafür sein, dass der Sportler nach hinten kippt?
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Wie
vermutet, ist der Ball der Vermittler der abstoßenden Wirkung und
der 2. Spieler ist der Wechselwirkungspartner. Interessant ist, dass sich
der Spieler sowohl beim Fangen als auch beim Werfen nach
hinten beugen würde. In Anlehnung an den Sprachgebrauch bei
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Elementarteilchen könnte vom "Austauschen" des Balles sprechen. Mit
diesem Modell kann man eine anziehende Wirkung leider nicht erklären.
Dazu bleibt nur zu sagen, dass auch die Anziehung durch den Austausch eines
"Vermittlers" stattfindet.
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Sowohl
Wechselwirkungen, bei denen sich Teilchen anziehen als auch solche bei
denen sie sich abstoßen, werden durch Austauschteilchen vermittelt.
Alles klar? Dann weiter zur Beschreibung der einzelnen Wechselwirkungen
und ihrer Austauschteilchen auf der nächsten Seite.
(siehe auch ![zum Literaturverzeichnis; [SIM 1990, S. 512ff]](../button_gifs/booksm.gif) )
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