Starke Wechselwirkung in Newton?

30/03/2010 - 13:19 von Markus Gronotte | Report spam
Hallo zusammen,

Kann man die "Starke Wechselwirkung"
zwischen den Quarks in einem Proton oder in einem Neutron
in Newton angeben?

Falls ja, wo findet man die Angabe?
Falls nein, warum nicht?


Gruß,

Markus
 

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#1 Stefan Sprungk
30/03/2010 - 16:51 | Warnen spam
Am 30.03.2010 13:19, schrieb Markus Gronotte:
Hallo zusammen,

Kann man die "Starke Wechselwirkung"
zwischen den Quarks in einem Proton oder in einem Neutron
in Newton angeben?

Falls ja, wo findet man die Angabe?
Falls nein, warum nicht?


Gruß,

Markus



Ich versuche mal vorsichtig zu antworten. Bei der starken Wechselwirkung
nimmt die Kraft mit zunehmenden Abstand stark zu. Im Nahbereich spüren
die Quarks keinerlei Wechselwirkungskràfte und können als freie Teilchen
angesehen werden. Trotzdem hat die starke Wechselwirkung nur eine sehr
kurze Reichweite.

Um ein Quark aus einem Nukleon zu lösen, wird soviel Energie benötigt,
das beim Prozess des herauslösens aus der aufzuwendenden Energie neue
Quarks entstehen, die sich sofort mit dem herauszulösenden Quark verbinden.

Das herausgelöste Quark tritt somit nicht alleine sondern in Zweier oder
Dreiergruppen auf. Die Bindungskràfte, verursacht durch Gluonen sind so
stark, das man davon ausgeht das ein einzelnes Quark nur 2% der Masse
des gesamten Nukleons besitzt.

Die Masse eines aus drei Quarks bestehenden Nukleons besteht daher
vorwiegend aus Bindungsenergie.

Kraftangaben zum herauslösen von Teilchen aus einer Bindung sind in der
Chemie und auch in der Elementarteilchenphysik nicht üblich. Es wird mit
Energieangaben gerechnet.

Einmal mit der Einheit Elektronenvolt "eV". Ein eV ist die Energie, die
ein Elektron beim durchlaufen einer Potentialdifferenz von einem Volt
aufnimmt oder verliert.

E = e*U wobei 1 eV ca. 1,602 10^(-16) J sind

Nach der berühmten Formel E = m*c^2 kann man auch m=E/c^2 bzw. E=e*U/c^2
schreiben um eine Masse zu charakterisieren.

Jetzt zurück zu Deiner Frage. Nein eine Kràfteangabe ist nicht möglich
oder sinnvoll.

Weil man keine einzelnen Quarks isolieren und an ihnen Messungen
vornehmen kann.

Auch die Angabe der Energien bzw. Massen sind aus denselben Grunde nicht
zuverlàssig möglich. Alles was man angibt kommt aus indirekten Schlüssen
und Beobachtungen von Quarkverbünden sowie aus Theorien. Das alles ist
noch Gegenstand der Grundlagenforschung.

Völlig unseriös, unrealistisch und spielerisch könntest Du ja mal die
maximale Kraft abschàtzen die erforderlich wàhre ein UP Quark aus einem
Neutron zu entfernen (Was aber nicht geht!!!!). Ein Neutron besteht aus
zwei Down und einem Up Quark. Hier die notwendigen Angaben.

Neutron Ruhemasse = 939,565 MeV/c^2
Down Quark Ruhemasse = 3,5 MeV/c^2
Up Quark Ruhemasse = 1,5 MeV/c^2

Bindungsenergie = 939,565 MeV - 8,5 Mev
Bindungsenergie = 931,065 MeV

Pro Quark im Mittel = 310,355 MeV

Reichweite der Starken Wechselwikrung 2,5*10^(-15) Meter

Bei einem linearen Kraftgsetz F=k*x (Feder die auseiander gezogen wird)
làsst sich die Energie in der Endauslenkung berechnen.

E=k/2*x^2 => k = 2*E/x^2

Die Kraft F = k*x = 2*E/x = 2*310,355 MeV/(2,5[m])*10^15

F = 248,44 * 10^15 [MeV/m]

F = 1,602 * 248,44 * 10^2 [Newton]

Das ist ein absolut utopischer Wert. :-)

MFG Stefan

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