Die
vier Wechselwirkungen - Die Austauschteilchen
Jede
Wechselwirkung wird durch Austauschteilchen vermittelt. Ihre Namen
zeigt die Abbildung auf der rechten Seite.
Die
Austauschteilchen werden je nach Zusammenhang, auch als Vermittler,
Wechselwirkungteilchen, Austauschbosonen oder als Feldquanten
ihrer Kraftfelder bezeichnet.
Auf
die Austauschteilchen und ihre Eigenschaften sind wir bereits im Kapitel
über die Elementarteilchen genauer eingegangen. Deshalb soll hier nur
noch
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einmal das Wichtigste aufgezählt werden. Wer sich noch einmal
genauer über die Elementarteilchen informieren will, kann hier noch
einmal zur entsprechenden Seite springen .
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Folgende Eigenschaften betreffen alle Austauschteilchen:
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Der Spin
Alle
Austauschteilchen besitzen einen ganzzahligen Spin und sind daher Bosonen (Austauschbosonen). Es gilt dabei allgemein, dass Austauschbosonen
mit geradem Spin (s = 0, 2, 4, ...) nur anziehende Wirkung vermitteln, während solche mit ungeradem Spin (s = 1, 3, 5, ...)
sowohl eine anziehende als auch abstoßende Wirkung vermitteln. Die Gravitation wirkt nur anziehend, das
(noch hypothetische!) Graviton besitzt den Spin 2.
Alle
anderen Wechselwirkungen können abstoßend und anziehend wirken,
ihre Austauschbosonen haben alle den Spin 1.
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Masse und
Reichweite
Die
Reichweite einer Wechselwirkung hängt von der Masse ihres Vermittlers
ab. Je massereicher ein Austauschboson ist, desto kurzreichweitiger
ist die vermittelte Wechselwirkung. Das Austauschboson einer Wechselwirkung
mit unendlicher Reichweite (z.B. elektromagnetisch) muss die Ruhemasse
0 (z.B. Photon) besitzen.
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Teilnahme
der Austauschteilchen an der Wechselwirkung
Nur
wenn das Austauschteilchen selbst Träger der "Ladung" ist, an die
es koppelt, kann es auch mit seinesgleichen wechselwirken.
Da
das Photon
elektrisch ungeladen ist, kann es nicht mit anderen Photonen elektromagnetisch
wechselwirken, obwohl es selbst der Vermittler der elektromagnetischen
Wechselwirkung ist!
Hingegen
tragen Gluonen
selbst Farbladung und können somit auch untereinander stark
wechselwirken!
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Folgende Tabellenübersicht fasst die wichtigsten
Eigenschaften der Austauschteilchen zusammen:
Eigenschaftà |
Wechsel-
wirkung |
Beispiel für
WW |
Reichweite |
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 |
¥ (10-15
m) |
0 |
0 |
Farb- ladungen |
1 |
W-,
W+, Z0-Bosonen |
schwach |
b-Zerfall |
10-18 m |
80,3 (W-,W+)
91,2 (Z0) |
-1, +1
0 |
schwache Ladung |
1 |
Graviton |
Gravitation |
Erd-
anziehung |
¥ |
0 |
0 |
Masse |
2 |
Alles
klar? Wenn ja, dann dürfte das ,
zu dem es hier geht, ja kein Problem sein!
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