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Die
vier Wechselwirkungen -
Kopplungskonstante
und Ladung
Welche
physikalische Größe beschreibt die "Stärke" einer Wechselwirkung?
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Die "Stärken"
der Wechselwirkungen werden durch die sogenannten
Kopplungskonstanten beschrieben. Da eine Wechselwirkung durch ein Austauschteilchen, das an ein anderes
Teilchen
koppelt
, vermittelt wird,
spricht man auch von der
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Kopplungsstärke
.
Die Kopplungskonstante
einer Wechselwirkung X wird meist mit
a
x
abgekürzt
(z.B.
a
elektromagnetisch
=
a
,
a
stark
=
a
s
und
a
schwach
=
a
schw
).
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Die
Kopplungskonstante
der elektromagnetischen Wechselwirkung ist die sogenannte
Feinstrukturkonstante
a
=
e
2
/(4
pe
0
h
c)
= 1/137,03599
»
1/137.
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a
ist
proportional zum Quadrat der elektrischen Ladung
a
~
e
2
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Analog
dazu ist die Kopplungskonstante der schwachen Wechselwirkung
a
schw
proportional
zum Quadrat der schwachen Ladung g:
a
schw
~
g
2
.
Für
a
schw
wird oft auch die sogenannte
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Fermi-Konstante G
F
angegeben.
Die elektroschwache Theorie gibt einen wichtigen Zusammenhang zwischen elektrischer
und schwacher Ladung an
 .
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Die Kopplungskonstante der starken
Wechselwirkung
a
s
hängt
etwas vom
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Abstand der stark wechselwirkenden Quarks ab
.
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Da
die Kopplungskonstanten
a
und
a
schw
proportional zum Quadrat ihrer zugehörigen Ladungen e und g sind, werden in der
Literatur die Begriffe Kopplungskonstante und Ladung oft
vermischt oder gleichwertig benutzt. Weiterhin muss man bei angegebenen Kopplungskonstanten darauf achten, dass die Teilchenphysiker sehr gerne "unnötige" Konstanten
wie 4
pe
0 oder
h
und c einfach gleich 1 setzen. Man
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beachte, dass dadurch Gleichungen und Ausdrücke eigentlich falsch werden, weil natürlich Einheiten und Größen- ordnungen fehlen. Da die Teilchen- physiker aber wissen, wo sie die Konstanten weggelassen haben, fügen sie sie bei genauen Berechnungen wieder ein.
So findet man z.B. sehr oft die Angabe
a
= e
2,
die eigentlich nur mit dem Hinweis, dass 4
pe
0
h
c = 1 gesetzt wurde, richtig ist.
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