Montag, 29. Oktober 2018

Wieso wirkt die Farbkraft im Atomkern nur auf allerkürzeste Entfernung?

Auf gutefrage.net erläutert das indiachinacook, Community-Experte für Chemie.

Mir gefällt daran, wie in den Naturwissenschaften durchaus nicht triviale Sachverhalte glasklar dargestellt werden können:

"Du kannst das mit einem elektrischen Dipol veranschaulichen: Zwei Ladungen +q und −q, die im Abstand a voneinander entfernt sind. Wenn Du Dich davon in einem Ab­stand d≫a aufhältst, dann spürst Du von den Ladungen nicht, weil Du von bei­den fast genau gleich weit entfernt bist. Wenn Dein Abstand vom Dipol aber d≈a be­trägt, dann bist Du fast zwangsweise einer der beiden Ladungen näher als der an­de­ren, und daher spürst Du das elektrische Feld. Wenn Du Dich z.B. näher an der La­dung +q als an der Ladung −q aufhältst, dann spürst Du positive Ladung.
Bei den Kernkräften ist es ähnlich. Ein Proton oder Neutron wird im Inneren durch die Farbkraft zu­sam­mengehalten, ist aber insgesamt farbneutral (die einzelnen Quarks sind far­big, aber ihre Farben heben einander genauso auf die die Ladungen +q und −q im obigen Beispiel). Deshalb müssen zwei Nukleonen, um aneinander zu binden, sehr nahe zusammengebracht werden — nämlich in der Größen­ord­nung 10⁻¹⁵ m, dem Protonen- bzw. Neutronendurchmesser. Nur auf so kurzen Abständen spüren sie, daß die eine Seite des Nachbarteilchens z.B. „grüner“ ist als die andere, und er­fahren die Kraft." (https://www.gutefrage.net/frage/wieso-haben-kernkraefte-eine-kurze-reichweite?foundIn=expert-mail)

In einem zweiten Beitrag erläutert indiachinacook dann freilich, dass er für die Erläuterung von einem wichtigen Aspekt abgesehen hat, "der sich nicht so einfach erklären läßt":
"Nebenbei gesagt, gibt es noch einen zweiten Grund, der die Reichweite der Kernkraft einschränkt: Die Austauschteilchen (π⁺- bzw. π⁻-Mesonen) haben Masse, während das Austauschteilchen der elektromagnetischen Kraft (das Photon) masselos ist. Das ist aber ein Quantenffekt, der sich nicht so einfach erklären läßt, daher habe ich ihn großzügig übersprungen."

Für den Laien wird daran erfahrbar, dass naturwissenschaftliches Wissen immer vorläufig bleibt, bis ein tieferes Verständnis möglich ist. 
Im geisteswissenschaftlichen und gesellschaftswissenschaftlichen Bereich können dagegen mehrere Erklärungen gleichberechtigt nebeneinander stehen. 

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