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Rubrik: News |
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Physik-Nobelpreis: für die Beschreibung der Quantenchromodynamik Die Kraft der kleinsten Teilchen | |
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(mib) Sie ist eine starke Kraft, die im Kleinsten wirkt und deshalb von uns nicht wahrgenommen wird: die starke Wechselwirkung. Entdeckt wurde sie 1973 von den US-amerikanischen Physikern David J. Gross (1), H. David Politzer (2) und Frank Wilczek (3). Gestern wurden sie für ihre Arbeiten von der Royal Swedish Academy of Sciences mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet (4). Die starke Wechselwirkung ist eine der vier Grundkräfte der Physik; sie ist die Kraft, welche die Atomkerne zusammenhält. Da zwei positive Ladungen sich umso stärker abstossen, je näher sie beieinander sind – und dies ist im Atomkern der Fall – muss die Kraft sehr stark sein und eine extrem kurze Reichweite haben. Mit der Beschreibung der starken Wechselwirkung haben die drei Physiker die Grundlage für die so genannte Quantenchromodynamik (QCD) gelegt, der quantenfeldtheoretischen Beschreibung der starken Wechselwirkung. Die Grundbausteine der QCD sind die beiden Teilchenfamilien: Quarks und Gluonen; die sechs Quarkarten sind die Bestandteile der Protonen und Neutronen, Gluonen vermitteln die Wechselwirkung zwischen den Quarks. Die QCD lehnt sich konzeptuell an die Quantenelektrodynamik (QED) an, welche die Wechselwirkung elektrisch geladener Teilchen (Elektronen, Positronen) durch Photonen beschreibt. Im Gegensatz dazu erklärt die QCD die Wechselwirkung farblicher oder stark geladener Teilchen (Quarks) durch Gluonen. Verglichen zur QED ist die QCD einiges komplizierter: Denn neben der elektrischen Ladung beschreibt die QCD auch eine Farbladung – eine rote, eine grüne und eine blaue mit den entsprechenden Antifarben (antirot, antigrün, antiblau). Die QCD besagt nun, dass Quarks nur in „weissen“ Zuständen vorkommen dürfen, dementsprechend also zusammengesetzt sind. Die Beschreibung der starken Wechselwirkung und der Basis der Quantenchromodynamik ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer einheitlichen Theorie der Kräfte („Weltformel“). In den letzten Jahren wurde die Theorie am Europäischen Kernforschungszentrum (Cern) in Genf getestet.
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David J. Gross (geb. 1941) studierte an der University of California at Berkeley und an das Harvard University Mathematik und Physik. 1969 folgte er einem Ruf an die Princeton University, wo er als Physikprofessor forschte und lehrte. Seit 1997 leitet er das Kavli Institute for Theoretical Physics der University of California at Santa Barbara. Er ist weltweit einer der führenden Teilchenphysiker und String-Theoretiker. H. David Politzer studierte an der Harvard University und lehrt heute als Physikprofessor am Caltech in Pasadena. Politzer beschäftigt sich mit Einstein-Bose-Kondensaten. Frank Wilczek (geb. 1951) studierte an der University of Chicago und an der Princeton University Mathematik und Physik. Er war Professor an der Princeton University, an der University of California at Santa Barbara, an der Harvard University und am Institute for Advanced Study bis er vor vier Jahren ans MIT wechselte. Wilczek ist Mitglied im Science Policy Commitee am Cern. Die drei Physiker wurden im vergangenen Jahr von der European Physical Society mit dem High Energy Physics Prize ausgezeichnet. |
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