Stromquarkmasse

Die Masse der Stromquarks (engl. current quark mass) ist die Masse der nackten Quarks, wie sie in der Lagrangefunktion der Quantenchromodynamik (QCD, der Quantenfeldtheorie der starken Wechselwirkung) zur Berechnung von Feynmandiagrammen verwendet wird.

Ermittlung

Da Quarks nie frei beobachtet wurden (Confinement), sondern immer nur gebunden als Paare in Mesonen oder als Dreier-Konfigurationen in Baryonen, lassen sich die Massen freier Quarks nicht experimentell bestimmen, sondern müssen aus theoretischen Modellen extrapoliert werden. Beispielsweise ergeben sich aus Gittereichtheorie-Rechnungen oder aus Berechnungen mit effektiven Theorien (chirale Störungstheorie) Beziehungen zwischen den Massen verschiedener Mesonen und sogenannte Summenregeln, aus denen Rückschlüsse auf die Massen der nackten Quarks gezogen werden können[1][2]:

Massen der Stromquarks
$ m_u $ = 1,5..3 MeV/c2 $ m_c $ = 1,25 ±0,09 GeV/c2 $ m_t $ = 174,2 ±3,3 GeV/c2
$ m_d $ = 3 .. 7 MeV/c2 $ m_s $ = 95 ±25 MeV/c2 $ m_b $ = 4,2 ±0,07 GeV/c2

Vergleich mit Konstituentenquarkmassen

Die Stromquarkmassen sind sehr viel kleiner als die Konstituentenquarkmassen, d.h. als die Massen der gebundenen Quarks; an diese gelangt man, indem man die beobachtete Masse von Protonen und Neutronen auf die drei Quarks aufteilt, aus denen sie bestehen. Der größte Teil der Masse von Proton und Neutron wird demnach von der QCD-Feldenergie gebildet.

Literatur

Quelle

  1. Gasser, Leutwyler Physics Reports 1982
  2. Particle Data Group, Yao u.a. Journal of Physics G 33, 2006, S.1, online