THEMA: Bindungsenergie und Masse der Nukleonen

Hallo,

es gibt hier allenthalben Konfusion darüber, wie sich die Masse von Protonen und Neutronen erklärt.

Gerne wird dafür die Rechnung aufgemacht: "Nukleonenmasse = Ruhemasse der Quarks + Energie in den Gluonen."

Dass diese Rechnung so nicht stimmt, wird klar, wenn man sich vergegenwärtigt, dass in einem Potenzialtopf ein ständiger Austausch zwischen potenzieller und kinetischer Energie stattfindet. Potenzielle und kinetische Energie sind jedoch nicht an einzelne Korpuskel gebunden, sondern eine Eigenschaft des Systems.

Das bedeutet, dass zwischen den Quarks aufgrund ihrer Farbladung Kraftfelder entstehen. Innerhalb dieser Kraftfelder kann jedem Ort der Quarks eine potenzielle Energie zugeordnet werden, ebenso kann der relativen Geschwindigkeit der Quarks zueinander eine kinetische Energie zugeordnet werden.

Grundgedanke der Physik ist nun der, dass die Gesamtenergie eines Nukleons in seinem eigenen Ruhesystem gerade seiner Masse entspricht. Die gesamte darin enthaltene Energie wandelt sich ständig zwischen kinetischer und potenzieller Energie.

Eine gute Erklärung findet sich hier: www.quora.com/What-is-the-gluon-binding-...ons-in-laymans-terms

Allerdings ist die Verteillung der kinetischen Energie auf die einzelnen Komponenten laut SRT vom Betrachter abhängig, wohingegen die potenzielle Energie in einem Kraftfeld vom Ort abhängt, in dem sich ein Kernteilchen relativ zu einem anderen befindet. Die Orte unterliegen eine Unschärfe, so dass auch die potenzielle Energie einer Unschärfe unterliegt.

Es ist deshalb schlichtweg unmöglich die Energie zu 100% auf die einzelnen Komponenten aufzuteilen.

Insbesondere darf man nicht ohne weiteres davon ausgehen, dass die potenzielle Energie der Quarks "in den Gluonen" steckt, denn Gluonen sind nur die Austauschteilchen eines Feldes, und statische Felder können sehr gut bestehen, ohne dass Austauschteilchen einer Masse vergleichbar zur in ihnen gebundenen Energie vorhanden sein müssten.

OK, aber siehst Du das Ganze nicht etwas zu "makroskopisch"?

Wenn wir von Quarks und Gluonen reden, dann müssen wir diese quantenmechanisch betrachten und nicht wir ein Gemisch aus Bällen mit jeweils eigenen und von den anderen unabhängigen potentiellen und kinetischen Energien.

Daher sehe ich das ganze als Überlagerung verschiedener Wellenfunktionen, die je nach zeitlicher Entwicklung sich unterschiedliche Erscheinungsformen geben, zB auch zusätzliche Quarks, die kurzfristig "entstehen" und "vergehen". Die Gesamtenergie der überlagerten Wellenfunktion ist nun immer konstant (im Rahmen der Unbestimmtheitsrelation), nur die Erscheinungsform ändert sich. Insofern hast Du recht, weil man die Energie je nach aktuellem Zustand auf verschiedene Einzelträger aufteilen kann. Aber insgesamt spielt es keine Rolle.

Im Ausgangsthread zu den SL ging es ja dann um die Wirkung der extremen Gravitation auf diese Objekte. Da wir dann aber im Bereich der Quantengravitation sind, hat darauf niemand derzeit eine plausible Antwort. Sicher ist wohl, daß die Gravitation irgendwie die Wellenfunktion beeinflußt und dort möglicherweise dafür sorgt, daß die "quarkartigen" Formen nicht mehr oder seltener auftreten.