Wirkung der unterschiedlichen Eichbosonen

Baguette · Anmeldungsdatum: 06.06.2024 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hey!

Durch die Chemie bin ich auf die Quantenmechanik gestoßen und vor kurzem beim Standardmodell gelandet.
Ich gehe noch in die Mittelstufe eines Gymnasiums und mache das meiste aus Interesse zuhause, deshalb habe ich nicht wirklich jemanden dem ich Fragen diesbezüglich stellen kann, weshalb ich es hier mal versuche! Big Laugh

Gluonen, Photonen, W- und Z-Bosonen vermitteln in unterschiedlichen Bereichen Kräfte.
Die Gluonen bspw. die Starke WW und die W- bzw Z-Bosonen die schwache WW.

Wo finden diese beiden WW aber statt? Im Internet konnte ich nicht wirklich viel gutes dazu finden.
Ist es so, dass die Starke WW zwischen den Quarks (zB eines Protons) und denen eines anderen Protons wirkt? Und die Schwache nur zwischen den Protonen? Das habe ich nicht ganz verstanden.
Die Gluonen haben, da sie keine Ruhemasse besitzen, ja quasi eine ?unendliche Reichweite?, warum sind sie dann nur an die kleinen Teilchen eines Protons gebunden? Oder sind sie das nicht

Ich bin über alle Antworten sehr dankbar!
Liebe Grüße

Meine Ideen:
s.o.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18740

Wenn du auf die Quantenmechanik aufmerksam geworden bist und diese spannend findest, dann erst mal herzlichen Glückwunsch dazu. Bei mir war es auch ungefähr die Mittelstufe, als das Interesse an der Physik seinen Anfang nahm.

Bei den Quellen solltest du etwas aufpassen, es wird viel verwirrender Unsinn geschrieben.

Zu deiner Frage: Photonen, Gluonen etc. darfst du dir nicht als klassische Teilchen vorstellen; es handelt sich um ein unanschauliches, recht abstraktes Konzept, nennen wir es Anregungen von Quantenfeldern. Zu den Kräften bzw. besser Wechselwirkungen findet man oft die Darstellung der (virtuellen) Austauschteilchen. Anschaulich interpretiert ist das falsch, dahinter steckt letztlich eine ganz bestimmte Rechenmethode. Die Wechselwirkungen werden jedenfalls durch diese Quantenfelder verursacht.

Licht kann man sich als kollektives Phänomen erklären, das sozusagen "viele Photonen enthält". Elektromagnetische Felder wechselwirken nicht untereinander, deswegen durchdringen sich Lichtstrahlen ohne gegenseitige Beeinflussung. Bei Gluonfeldern ist dies anders, sie wechselwirken nicht nur mit Quarkfeldern sondern auch untereinander. Auf einer gewissen Längenskala ist diese Wechselwirkung so stark, dass Quarks und Gluonen nicht als freie Teilchen auftreten; dieses Phänomen nennt man Confinement. Es ist in Computerberechnungen recht gut verstanden; man kann auch die Massen von Protonen etc. recht gut berechnen. Aber theoretisch kennt man noch keine wirklich zufriedenstellende Lösung; so etwas einfaches wie ein Coulomb-Potential für die starke Wechselwirkung gibt es nicht.

Quark- und Gluonfelder tragen eine spezielle Art von Ladung, die sogenannte Farbladung. Proton, Neutronen u.a. Teilchen sind farb-neutral. Das hat etwas mit dem Confinement zu tun, ist aber nicht das selbe; diese Ladungsneutralität kann man sogar recht einfach zeigen. Zwischen den farb-neutralen Protonen und Neutronen existiert noch eine Rest-Wechselwirkung. Diese hat nichts mit der schwachen Wechselwirkung zu tun; dabei handelt es sich um etwas völlig anderes.

Baguette5885 · Gast

Danke für die Anwort!
Das mit den Felden ist mir teilweise bekannt, so herrscht ja bspw auch ein Elektrisches Feld zwischen dem geladenen Proton und dem Elektron im Atom, die durch ein virtuelles Photon wechselwirken. Das ist vergleichbar, oder?
Und das Gluon hilft ja bspw auch bei der Wechselwirkung von Neutron und Proton, in dem durch das Feld des Gluons ein Meson „gebunden“ wird, das dann tw. immer wieder ausgetauscht wird zwischen Neutron und Proton.

Aber Schränken sich die Felder auf bestimmte Bereiche ein? Wenn ich das richtig mitbekommen habe, wirkt zwischen den Quarks eines Protons ja sowohl Gluon, als auch Z boson, oder? Ist es dann richtig, dass das Feld des Gluons wegen der hohen Masse so klein ist, dass es nicht für WW. zwischen Quark und Elektron (bzw. Generell Quark und Lepton) ausreicht?

Ohne das „Teilchenmodell“ komme ich noch nicht so ganz aus, die Formulierungen sind wahrscheinlich auch noch ziemlich schwammig.

Kannst du dafür vielleicht Literatur oder, besser, Quellen aus dem Internet empfehlen? Bislang habe ich mir Vorlesungen auf YT angeschaut, die fand ich teilweise ganz hilfreich.

Liebe Grüße

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18740

Dass es mit den Begriffen durcheinander gehen, ist kein Wunder, das wird sehr oft nicht konsequent durchgehen, auch Physiker sind da manchmal schlampig.

Nur eines: lass bitte zunächst mal die Sache mit den virtuellen Teilchen weg; dazu findest du einfach zu viel Käse in der populärwissenschaftliche Literatur. Wenn’s dich interessiert, ich habe hier im FAQ etwas dazu geschrieben.

Populärwissenschaftliche Literatur kann ich dir leider nicht empfehlen, ich habe da wirklich keinen Überblick. Eventuell findest du irgendwo
Harald Fritsch: Quarks: Urstoff unserer Welt
Der weiß sicher, von was er redet (aber ich weiß nicht, ob's eine aktualusierte Auflage gibt).

Rest später.

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3436

Hallo,

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18740

Ich habe mal einen sehr kurzen Test gemacht und mir die Darstellung der "virtuellen Teilchen" angesehen.

Für meinen Geschmack wird zu sehr auf dem Begriff "Teilchen" herumgeritten und es wird zu wenig klar, dass dies ein irreführender Sprachgebrauch ist. Außerdem werden "virtuelle Teilchen" zu anschaulich dargestellt; es sind Rechenvorschriften. Positiv ist zu vermerken, dass die Energie- und Impulserhaltung für virtuelle Teilchen korrekt dargestellt wird.

Aber da hat sich jemand die Mühe gemacht, ein hochkomplexes Thema – das nur wenige Studenten wirklich verstehen – auf ein geeignetes Niveau herunterzubrechen. Also go for it! Und immer gerne hier Fragen stellen.

Im Original sieht das dann so aus: https://web.physics.ucsb.edu/~mark/ms-qft-DRAFT.pdf

Baguette5885 · Gast

Dankeschön! Ich werde mir die Literatur auf jeden Fall einmal ansehen.
Grüße