Valenzquark

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Unter Valenzquarks (oder Konstituentenquarks) versteht man die Quarks, die die wichtigsten Eigenschaften eines Hadrons wie Masse, Impuls, elektrische Ladung und Spin bestimmen. Beim Proton sind das ein Down- und zwei Up-Quarks. Die Benennung erfolgt in Anlehnung an die Valenzelektronen der Atomphysik, die im Wesentlichen für die chemischen Eigenschaften der Atome verantwortlich sind.

Das ist jedoch nur eine vereinfachte Näherung, da nach der Theorie der starken Wechselwirkung (der Quantenchromodynamik, QCD) die Quarks im Hadron auch noch mit virtuellen Quark-Antiquark-Paaren (Seequarks) und virtuellen Gluonen wechselwirken, die in der QCD ständig auseinander hervorgehen. Diese Komponenten aus dem „Quark-Gluon-See“ tragen neben den Valenzquarks zu Masse, Impuls und Spin der Hadronen bei.

Dies führt u. a. zu einer Konstituentenquarkmasse, die deutlich erhöht ist gegenüber der Masse der Stromquarks, die sich im Grenzfall hoher Energien wie freie Teilchen verhalten: z. B. bei den leichten Up- und Down-Quarks zu Werten von rund 300 MeV/c² statt einiger MeV/c². Zum Gesamtspin tragen die Valenzquarks z. B. beim Proton nur etwa 50 % bei, während es bei der Strahlenergie 30–50 % sind (Werte noch ungesichert). Dies führt zu hohen Schwerpunktsenergien.