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:
Eigenschaft
à
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Wechsel-
wirkung
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Beispiel für WW
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Reichweite
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Masse in GeV/c
2
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elektrische
Ladung in e
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koppelt an
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Spin
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Photon
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el.magn.
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Coulomb-
Anziehung
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¥
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0
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0
|
el. Ladung
|
1
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Gluon
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stark
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Anziehung der Quarks
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¥
(10
-15
m)
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0
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0
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Farb- ladungen
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1
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W
-, W
+
, Z
0
-Bosonen
|
schwach
|
b
-Zerfall
|
10
-18
m
|
80,3 (W
-,W
+
)
91,2 (Z
0
)
|
-1, +1
0
|
schwache Ladung
|
1
|
Graviton
|
Gravitation
|
Erd-
anziehung
|
¥
|
0
|
0
|
Masse
|
2
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Alles klar? Wenn ja, dann dürfte das
, zu dem es hier geht, ja kein Problem sein!
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