Die Starke Wechselwirkung
In unserer Gruppe erforschen wir insbesondere eine der vier Grundkräfte, die Starke Wechselwirkung. Diese stärkste Kraft in der Natur ist verantwortlich für die Bindung von Quarks in die beobachteten Hadronen. Hadronen sind gerade diejenigen nicht-elementaren Teilchen, die der Starken Wechselwirkung unterworfen sind. Sie bestehen aus Quarks, die von den Gluonen zusammengehalten werden. Die Starke Kraft wird durch die Quantenchromodynamik (QCD) beschrieben. Diese ist eine Eichtheorie, ähnlich der Elektrodynamik; im Gegensatz aber zur Elektrodynamik, wo es nur eine Sorte Ladung gibt (die mit positivem oder negativem Vorzeichen auftreten kann), gibt es in der QCD drei Sorten Ladungen, die als Farben bezeichnet werden, z.B. Rot, Grün und Blau.
Den Eichtheorien liegt immer eine bestimmte Symmetrieoperation zugrunde, deren Anwendung die physikalischen Ergebnisse unverändert lässt. Es liegt also eine gewisse Redundanz vor. Die QCD ist auf der Eichsymmetrie mit der Lie-Gruppe SU(3) als Symmetriegruppe aufgebaut, im Gegensatz zur Elektrodynamik, der die Gruppe U(1) zugrunde liegt. Während in der Elektrodynamik die Kraftteilchen oder Eichbosonen, die Photonen, selbst keine Ladung tragen und daher keine Kräfte aufeinander ausüben (zwei Lichtstrahlen durchdringen einander wechselwirkungsfrei), tragen die Austauschteilchen der QCD, die Gluonen, selbst eine Farbladung, sodass sie untereinander wechselwirken. Dies verleiht der Starken Kraft eine Reihe ungewöhnlicher Eigenschaften: