Hadronenmassen

Hadronenmassen bezeichnet die Ruhemasse der Hadronen, also die Energie eines Hadronen im Ruhezustand, ausgedrückt in MeV/c^2. Hadronen sind Teilchen der starken Wechselwirkung, die aus Quarks und Gluonen bestehen. Man unterscheidet Mesonen (aus einem Quark und einem Antiquark) und Baryonen (aus drei Quarks); es gibt auch exotische Konfigurationen wie Tetraquarks oder Pentaquarks, deren Massen und Lebensdauern Gegenstand der Forschung sind. Die Massen reichen von wenigen zehn MeV bis zu mehreren GeV, je nach Quarkinhalt und Bindungsenergie.

Der Ursprung der Hadronenmassen liegt überwiegend in der Dynamik der Quantenchromodynamik QCD. Die Masse der Quarks selbst trägt nur einen kleinen Teil bei; der Großteil entsteht durch die Bindungsenergie des Gluon-Quark-Gitters, Quark-Antiquark-Vakuumfluktuationen und die Dynamik der spontanen Chiral-Symmetriebrechung in QCD. Pionen sind besonders leicht, weil sie als pseudo-Goldstone-Bosonen der gebrochenen Chiral-Symmetrie auftreten.

Beispiele aus dem Spektrum umfassen den Protonen- und Neutronsummen von etwa 938 bzw. 939 MeV, Pionen mit rund 135–140 MeV, Kaonen um 494 MeV sowie schwerere Baryonen wie das Lambda-Baryon bei etwa 1116 MeV. Im Bereich der Quarkonium liegen J/ψ- und Υ-Masswerte bei rund 3097 bzw. 9460 MeV. Diese Massen lassen sich sowohl experimentell mittels Spektren und Zerfällen bestimmen als auch theoretisch aus ersten Prinzipien der QCD, insbesondere durch Lattice-QCD-Berechnungen, berechnen.

Die Hadronenmassen dienen als zentrale Größe zur Prüfung der Quantenchromodynamik, zur Bestimmung von Quarkmassen und Kopplungen sowie zum Verständnis der Massegenerierung in der starken Wechselwirkung.