Die starke Kraft präziser denn je: Lattice-QCD bestimmt die starke Kopplung auf fünf Promille
How strong is the strong interaction?
Die starke Kopplung α_s war bislang nur auf ein Prozent genau bekannt – ein Flaschenhals für Vorhersagen am LHC. Eine neue Lattice-QCD-Rechnung, veröffentlicht in Nature, reduziert die Unsicherheit auf fünf Promille, allein aus Niederenergie-Daten. Damit lässt sich α_s ohne Fit an Collider-Daten in Vorhersagen einsetzen. Die jahrzehntelange Entwicklung von Gitterverfahren und Rechenleistung macht diesen Meilenstein möglich.
Während die Feinstrukturkonstante des Elektromagnetismus auf besser als ein Milliardstel genau gemessen ist, kennt man die starke Kopplung α_s nur auf ein Hundertstel.
- davidhyde
Für diejenigen, die eine befriedigendere Antwort suchen, die der schlichte Titel hier impliziert, bitte sehr. Die zitierte „αs“-Zahl ist eine dimensionslose Einheit, also wählen wir einen Abstand von 1 Femtometer, damit wir Newton verwenden können. Die starke Kraft zwischen zwei Gluonen beträgt bei diesem Abstand etwa 150.000 N, verglichen mit 230 N beim Elektromagnetismus. Der Elektromagnetismus wird mit dem Quadrat des Abstands schwächer, und die starke Kraft macht bis zu einem gewissen Punkt etwas Ähnliches und wird dann konstant. Bei etwa 1,1–1,5 fm „schnappt“ sie. Die Energie in der Spannung reicht aus, um ein weiteres Gluonenpaar zu erzeugen. Zum Vergleich: Die Breite eines Protons beträgt 0,85 fm. Da unten ist alles Wellen, also ist meine Laien-Sicht wahrscheinlich zu stark vereinfacht.