Quantenchromodynamik
Es gibt vier Kräfte in der Natur: “Schwerkraft”, wie sie in der Himmelsbewegung gesehen und von der allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben wird; die “elektromagnetische Kraft”, wie sie in der Wechselwirkung zwischen dem Kern und Elektronen gesehen wird; die “schwache Kraft”, die den Beta-Zerfall eines Kerns beschreibt (die “elektromagnetische Kraft” und die “schwache Kraft” sind in der elektroschwachen Theorie vereint); und die “starke Kraft”, die zwischen den Quarks und Gluonen wirkt, die Protonen bilden und neutronen|
Unsere Forschungsanstrengungen am RIKEN BNL Research Center (RBRC) konzentrieren sich auf eine Vielzahl von Phänomenen, die durch die “Starke Kraft” verursacht werden.” Zu diesen verschiedenen und komplexen Phänomenen gehört der Materieerzeugungsprozess nach dem Urknall. Diese “starke Kraft” wird durch eine Theorie namens QCD (Quantenchromodynamik) beschrieben. Wir am RBRC verfolgen unsere Forschungsprojekte, um verschiedene physikalische Phänomene aufzuklären, die durch die “Starke Kraft” aus den Prinzipien der QCD hervorgerufen werden.
Der Kern befindet sich im Zentrum der Atome, die alle Materie bilden. Die Nukleonen (Protonen und Neutronen) sind die Bestandteile des Kerns. Dieses Nukleon besteht aus Quarks und Gluonen, die Funktion der Gluonen besteht darin, der Klebstoff zu sein, der die Quarks bindet. In einem normalen Vakuum werden Quarks und Gluonen durch die starke Kraft gebunden und im Nukleon “eingeschlossen”.
Diese starke Kraft hat viele sehr interessante Eigenschaften; Eigenschaft, die “asymptotische Freiheit” genannt wird, ist, dass die Kraft relativ schwach ist, wenn Quarks nahe beieinander sind, und stärker und stärker wird, wenn sie weiter und weiter auseinander sind, gefunden von D.J. Gross, H.D. Politzer und F. Wilczek (Nobelpreis 2004). Diese Eigenschaft zusammen mit der Vorhersage des “Paritätssymmetriebruchs” (Nobelpreis 2008) von T.D. Lee, dem emeritierten Direktor des RBRC, mit C.N. Yang, sind zwei der Grundlagen der zeitgenössischen Teilchen- und Kernphysik.
Weitere herausragende Eigenschaften starker Kraft sind das von Y. Nambu gegründete “Spontane Symmetriebrechen” (Nobelpreis 2008) sowie M. Kobayashi und T. Maskawas “Ladungsparitätssymmetriebrechen” (Nobelpreis 2008), das eine wesentliche Rolle bei der Suche nach dem ultimativen Gesetz der Physik spielt, das die Schwerkraft umfasst. All diese “Symmetriebrüche” in der QCD (Quantenchromodynamik) sind nach wie vor das große Thema der Forschung am RBRC.
