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Lexikon Physik

Farbladung

In der Elementarteilchenphysik ist die Farbladung (Farbe) das Analogon zur elektrischen Ladung, wenn es um Effekte der starken Wechselwirkung geht. Sie ist also die Quelle der Anziehungskräfte, welche die Quarks in Proton und Neutron und auch die Protonen und Neutronen im Atomkern zusammenhalten. Außer den Quarks tragen nur die Gluonen eine Farbladung, Leptonen wie Elektron und Neutrino sind farbneutral, spüren also die starke Wechselwirkung nicht.

Es gibt zwei wesentliche Unterschiede zwischen elektrischer und Farbladung:

  • Während die elektrische Ladung nur die zwei Werte + und – annehmen kann, gibt es zwei mal drei verschiedene Farbladungen: Rot, Grün, Blau und Antirot, Antigrün und Antiblau (natürlich haben diese Namen nichts mit realen Farben zu tun!). Jedes Quark und jedes Gluon hat genau eine dieser sechs verschiedenen Farbladungen. Zwei Quarks mit Farbe und passender Antifarbe sind zusammen nach außen farbneutral, ebenso drei Quarks mit Rot, Grün und Blau oder Antirot, Antigrün und Antiblau. Im ersten Fall handelt es sich um Mesonen, im zweiten um Baryonen.
  • Die Stärke, mit der sich Farbladungen anziehen, nimmt anders als bei elektrischen Ladungen mit dem Abstand zu – je weiter entfernt zwei Quarks sind, desto mehr ziehen sie sich an und desto mehr Energie steckt im „Farbkraftfeld“. Bereits im Abstand von wenig mehr als einem Protonendurchmesser ist die Energie so groß, dass durch Paarerzeugung Quark-Antiquarkpaare entstehen, die sich sofort mit den bestehenden Quarks zu farbneutralen Kombinationen verbinden. Darum kann es keine freien, ungebundenen Farbladungen geben.
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