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DieQuarks im Standard-Modell -
Valenzquarks undSeequarks
Wirhaben bisher von Nukleonen als eine Kombination aus drei Quarks gesprochen.Das ist nur zum Teil richtig.
Diedrei Quarks, beim Proton z.B. zwei u- und ein d-Quark, bestimmen mit ihrerMasse, Ladung und anderen Quantenzahlen die statische Struktur, die spektroskopischenEigenschaften
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(Energieniveaus angeregter Zustä
nde) und die Quantenzahlender Nukleonen. Da sie damit die wichtigsten Eigenschaften der Nukleonenfestlegen, nennt man sie die
Valenzquarks (in Anlehnung an die Valenzelektronen,die die wesentlichen Eigenschaften von Atomen bestimmen).
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Nukleonen enthalten aber zusä
tzlich
virtuelle Quark-Antiquark-Paare, die aus Gluonen der starken Wechselwirkung zwischen den drei Valenzquarkserzeugt werden und sich, ä
hnlich wie bei der e
+
-e
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Annihilation, wieder vernichten. Man stellt sich z.B. das Proton als "
See
" (im Sinne von
Meer )aus virtuellen
Quark-Antiquarksvor, in dem sich die drei Valenzquarks
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als feste Objekte befinden. Ausdieser Vorstellung heraus bezeichnet man die virtuellen Quarks und Antiquarksals
Seequarks. IhreQuantenzahlen geben in der Summe Null, so dass sie auf die "ä uß eren"Eigenschaften des Nukleons keinen Einfluss haben. Ihre Anwesenheit hingegenfü
hrt bei
tief unelastischer Elektron-Proton-Streuung zu messbarenEffekten.
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Beispiel:
Benutztman einen Protonenstrahl mit bestimmter Strahlenergie, z.B. 270 GeV, sowü
rde man erwarten, dass davon je 1/3, also 90 GeV, auf jedes enthalteneValenzquark entfallen. Die Analyse von
Messungen zeigt, dass nur etwa 30-50% Strahlenergie auf Valenzquarks entfä llt undzu hohen Schwerpunktsenergien fü
hrt. Den restlichen Impuls nehmendie Seequarks und die virtuellen Gluonen im Proton in Anspruch.
Folgende Abbildung stellt die heutige
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Vorstellung vom "Innenleben" eines Protons anschaulich dar:
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Grafik: Phys. Institut, Universität Erlangen |
ImFolgenden sind, wenn die Rede von
Quarks
in Baryonen oder Mesonenist, immer die
Valenzquarks gemeint, da ihre Eigenschaften fü
rdie beobachteten Eigenschaften der
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Hadronen verantwortlich sind. Wir beenden hier unsere"Quark-Tour" und gehen wieder zum gemeinsamen Pfad zurü
ck.
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