Farben und Topjets - Was haben Farben mit Jets zu tun?
Eine der größten Fragen der Physik ist die Frage nach den kleinsten Bestandteilen von Materie. Wir wissen, dass Materie aus Atomen besteht und diese wiederrum aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Aber was passiert, wenn wir diese Teile kaputt machen?
Lassen wir doch zwei Protonen gegeneinander stoßen. Wir beobachten, dass bei dieser Kollision neue Teilchen entstehen, die noch kleiner sind, als das Proton. Es kollidieren nicht die Protonen, sondern die Bestandteile von diesen.
Das Proton besteht also aus kleineren Teilchen, welche man Quarks und Gluonen nennt. Lässt man diese zusammenstoßen, können wiederum andere Teilchen entstehen.
Und nun kommt der Jet ins Spiel. Unter einem Jet versteht man in diesem Fall nicht das Düsenflugzeug sondern einen Strom aus Teilchen, die durch Kräfte zusammengehalten werden. Bei hohen Energien, wie in unserer Kollision, fliegen viele Teilchen in dieselbe Richtung. Das kann man sich so ähnlich vorstellen wie den Antrieb bei einem Düsenjet.
Zwei Gluonen aus den Protonen können zu einem Top Quark und einem Anti Top Quark reagieren, wobei das Anti Top Quark das sogenannte Antiteilchen zum Top Quark ist. Teilchen und Antiteilchen haben die gleiche Masse, aber entgegengesetzte Ladungen.
Bei unserer Kollision zweier Protonen fliegt also ein Top Quark in die eine Richtung und ein Anti Top Quark in die andere. Leider haben sowohl Top Quark, als auch Anti Top Quark eine kurze Lebensdauer, sodass sie sofort in weitere Teilchen zerfallen. Diesen Teilchenstrom nennt man dann zusammen einen Jet.
Die Teilchen in unserem Jet werden durch sogenannte Farbbänder zusammengehalten. Analog zur elektrischen Ladung bei Elektron und Proton tragen alle Quarks und Gluonen eine Farbladung. Es werden dabei die Farben rot, grün und blau verwendet. Genauso wie es Teilchen und Antiteilchen gibt, kann zum Beispiel unser Top Quark die Farbe Blau tragen und unser Anti Top Quark die Farbe Anti-Blau. Die Farben haben dabei nichts mit den Farben aus dem Kunstunterricht zu tun. Sie sind nur ein Model, um sich die so genannte starke Kraft vorzustellen, die zwischen Gluonen und Quarks wirkt. Ähnlich wie die Anziehungskraft zwischen Elektron und Proton, bewirkt diese Farbladung, dass Quarks und Gluonen durch Farbbänder zusammengehalten werden. Das führt dazu, dass das Top Quark nicht alleine auftaucht, sondern umgeben von weiteren Quarks und Gluonen in eine Richtung fliegt.
Der Topjet ist also ein Strom aus Elementarteilchen zusammengehalten durch Farbbänder.
Anna Albrecht
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