Gluon - Quarks ; ? - Elektron

Hallo Experten,

meine Frage gehört zur Abteilung Teilchenphysik.

Ich habe gelesen das Gluon den Quarks (die Bestandteile von Protonen und Neutronen) sozusagen als „Klebstoff“ mit deren Wechselwirkung im Nucleus möglich ist dienen. Alles schön und gut. Ich stelle mir vor, das Gluon die Zwischenräume zwischen den Quarks-Pärchen ausfüllt.

Nun meine Frage: Was füllt den Zwischenraum (insofern einer vorhanden ist zwecks Teilchen-Welle-Dualismus) im Atom zwischen den einzelnen Elektronen aus?

Ich hoffe ich könnte mich eindeutig Ausdrücken und sehnsüchtig auf Antwort, in meinen Bekanntenkreis konnte keiner mir helfen.

Gruß
Medusa Supernova

Feldquanten
Hallo!

Ich habe gelesen das Gluon den Quarks (die Bestandteile von
Protonen und Neutronen) sozusagen als „Klebstoff“ mit deren
Wechselwirkung im Nucleus möglich ist dienen. Alles schön und
gut. Ich stelle mir vor, das Gluon die Zwischenräume zwischen
den Quarks-Pärchen ausfüllt.

Naja, ob man das so sagen kann? Jedenfalls überträgt das Gluon die Starke Wechselwirkung. „Angriffspunkt“ des Gluons ist die Farbladung. Quarks können drei Arten von Farbladung tragen, rot, grün oder blau. Diese Farben haben nichts mit den Farben des Lichts zu tun, sondern dienen nur dazu, diese „Dreifaltigkeit“ auszudrücken. Ein Ganzes (eín stabiles Hadron) besteht demnach aus drei Teilen, deren Farbladungen sich gegenseitig aufheben (so wie die additive Farbmischung von rot, grün und blau dier Farbe „weiß“ ergibt).

Nun meine Frage: Was füllt den Zwischenraum (insofern einer
vorhanden ist zwecks Teilchen-Welle-Dualismus) im Atom
zwischen den einzelnen Elektronen aus?

Wie gesagt: Die Feldquanten füllen nicht wirklich einen Zwischenraum aus. Elektronen stoßen sich gegenseitig ab. Sie tragen nämlich gleichnamige elektrische Ladungen. Wir suchen also nach einem Teilchen, das mit Ladungen wechselwirkt. Ladungen werden durch elektrische und magnetische Felder beeinflusst. Das Teilchen, das zu elektromagnetischen Wellen (z. B. Licht) gehört, ist das Photon. Die Antwort auf eine Frage, die Du zwar nicht gestellt hast, die aber besser geeignet ist, lautet daher: Die Kraft zwischen elektrischen Ladungen wird durch Photonen übertragen.

Michael

vorsichtshalber wie in einem Spiegel
Hallo Medusa,

vorsichtshalber schreibe ich mal, nach dem Vorbild von Perseus, mit Hilfe eines Spiegels - man kann ja nicht vorab wissen, was hinter deinem Namen steckt *zwinker*

Ich habe gelesen das Gluon den Quarks (die Bestandteile von
Protonen und Neutronen) sozusagen als „Klebstoff“ mit deren
Wechselwirkung im Nucleus möglich ist dienen.

Das Gluon hat als Feldquant der „starken Wechselwirkung“ (so heißt die zwischen Quarks) natürlich daher seinen Namen. Aber dennoch ist dieser Name nur eine Metapher: Wie in allen nicht-klassischen Feldtheorien wird die (anziehende und abstoßende) „Kraft“ zwischen Teilchen als Austausch von Feldquanten aufgefaßt und beschrieben. Das starke Wechselwirkungs-Feld hat aber die besondere Eigenschaft, daß die Bindungsstärke mit dem Teilchen-Abstand nicht abnimmt, sondern zunimmt. Deshalb bekamen die Quanten dieser Felder den Nicknamen „Leim“-Teilchen (= glue-on).

Ich stelle mir vor, das Gluon die Zwischenräume zwischen den Quarks-Pärchen ausfüllt.

Kann man auch so nicht sagen. Da

  1. die Gluonen (ebenfalls im Unterschied zu anderen Austauschteilchen) die Eigenschaft haben, auch miteinander zu wechselwirken, wobei wiederum (virtuelle) Quarks entstehen - und

  2. diese „Wechselwirkungen per Teilchenaustausch“ zudem auch mit immer genauerer Beschreibung (man sagt: „in höherer Ordnung“) immer komplexer werden,

könnte man eher sagen: Der „Zwischenraum“ zwischen den Quarks (und damit das Volumen eines Protons) besteht aus einem sehr komplexen " Gewebe" oder einer „Wolke“ von Gluonen und virtuellen Quarks, die sich permanent gegenseitig erzeugen und wieder annihilieren.

Nun meine Frage: Was füllt den Zwischenraum (insofern einer
vorhanden ist zwecks Teilchen-Welle-Dualismus) im Atom
zwischen den einzelnen Elektronen aus?

In der Atomhülle (von Atomen höherer Ordnungszahl) kann man von einzelnen sich dort herumbewegenden Elektronen nicht wirklich sprechen. Die Elektronen sind (jedes) vielmehr in einem (durch eine ihnen zukommende Funktion) bestimmten Volumen „verschmiert“. Das sieht dann so aus:
http://www.quantum.physik.uni-mainz.de/aspect/sb_hom…

Wechselwirkungen gibt es dabei allerdings nur zwischen dem Atomkern und den Elektronen. Zwischen den Elektronen gibt es keine(!) Wechselwirkung.

Warum das so ist, hat mit dem sog. „Pauli-Prinzip“ zu tun, das eine Wechselwirkung (und damit einen Photonenaustausch) zwischen ihnen „verbietet“. Dieses Prinzip „wirkt“ in der Atomhülle stärker als die elektromagnetische Wechselwirkung, die normalerweise zwischen ihnen existiert.

Die Atomhülle kannst du dir also am besten als eine Überlagerung (und Durchdringung) aller dieser Verteilungen vorstellen, wie du sie in dem o.g. Link dargestellt siehst.

Ich hoffe ich könnte mich eindeutig Ausdrücken

Das, wonach du fragst, war durchaus eindeutig genug ausgedrückt :smile:
Ich hoffe, die Antwort ist auch einigermaßen verständlich. In diesen räumlichen Größenordnungen ist mit der „Anschauung“ leider nicht mehr viel zu machen.

Gruß
Metapher

Danke an euch Beiden,

die Antworten werde ich jetzt erstmal verarbeiten und hab wieder ein kleines Puzzelteil erlangt, was hoffentlich eines Tages ein ganzes Bild über die Struktur und das „Leben“ der Atome vor mein geistigen Auge projektiert wird.

Wie schon Nils Bohr sagte:

„Wenn ihnen der Kopf nicht schwirrt, wenn sie über das Quantum nachdenken, dann haben sie es nicht verstanden.“

Also, in meinen Kopf schwirrts schon mächtig - die Grundvoraussetzung zum Begreifen ist schon vorhanden :wink:.

Gruß
Medusa