Die Hochenergiephysik untersucht die Vorgänge und Erscheinungsformen in subatomaren Bereichen und dringt dabei immer weiter in die Tiefen der Materie ein. Eine strukturierte Wiedergabe der - heute als elementar geltenden - Teilchen und ihre wesentlichen Charakteristika findet man in Tabelle 1.1.
Tabelle 1.1:
Standardmodell der
Elementarteilchen. Angegeben sind für die drei Generationen
jeweils das Symbol, der
Name, die elektrische Ladung (in Einheiten
der Elementarladung) und die Ruhemasse der Materieteilchen
[Phy92].
Das top-Quark ist bisher nicht nachgewiesen, die neueste Forschung
ist jedoch bemüht, diese ,, Lücke`` im Standardmodell zu
füllen, so z.B. [Kob94].
Die Elementarteilchen werden als Fermionen (Nach ENRICO FERMI) bezeichnet, dadurch wird der Halbzahligkeit des Teilchenspins Ausdruck gegeben. Unterteilt werden sie in Leptonen und Quarks (Nach GELL-MANN: Phantasiebegriff aus Finnegan's Wake von JAMES JOYCE.) Leptonen, deren bekanntester Vertreter das Elektron ist, unterliegen der elektroschwachen Wechselwirkung . Die Quarks mit drittelzahliger elektrischer Ladung spüren zusätzlich die starke Kraft. Sie verursacht, daß die Quarks nicht frei beobachtbar sind. Quarks bilden vielmehr eine Vielzahl von Hadronen: Als Quark-Antiquarkpaar die Mesonen oder als Kombination aus drei Quarks die Baryonen.
Tabelle 1.2: Die Austauschteilchen und die durch
sie vermittelten Kräfte [Phy92]. Die Ladung ist in Einheiten der
Elementarladung angegeben.
In Tabelle 1.2 werden die Kräfte und ihre Austauschteilchen, die
Eichbosonen, zusammengefaßt.
Eichbosonen mit ganzzahligem Spin übermitteln als Wechselwirkung steilchen
die Kräfte zwischen den Fermionen. Die theoretische
Beschreibung hierfür findet sich für Leptonen in der Quantenelektrodynamik
(QED) [Fey61,Got86]. Die Quantenchromodynamik (QCD) beschreibt die
Interaktion von Quarks und Gluonen, den Eichbosonen der starken
Wechselwirkung . In der QCD wird als Analogon zur elektrischen Ladung der QED
die Farbladung (color) eingeführt. Diese Ladung ( rot, grün,
blau) tragen sowohl die Quarks als auch die Gluonen,
was einen entscheidenden Unterschied zur QED darstellt. Die Photonen, die die
Interaktionsteilchen der QED sind wechselwirken untereinander nicht, da sie
elektrisch neutral sind [Ber92,Got86].