Aus wie vielen Quarks bestehen Protonen?

3 Modelle eines Protons: (1) Die Buchstaben u, u und d stehen isoliert für die Quarks. (2) Die Buchstaben sind über Striche (die Gluonen) verbunden. (3) Die Striche zwischen den Quarks spalten sich wieder in Quarks und Gluonen auf.

Im einfachsten Modell bestehen Protonen lediglich aus drei Quarks.

Aber schon dieses Modell muss verfeinert werden, wenn Ihnen daran liegt, dass die drei Quarks nicht auseinander fallen. Dazu sollten Sie davon ausgehen, dass zwischen den Quarks so genannte Gluonen wirken, die Wechselwirkungsteilchen der starken Kraft. Jetzt sind es schon drei Quarks und eine Handvoll Gluonen.

Doch es wird noch komplexer. Denn aus den Gluonen, die sich die Quarks austauschen, können für kurze Momente Quark-Antiquark-Paare entstehen. Zwischen diesen Quarks wirken wieder Gluonen, die wieder ... und so weiter und so fort. Die drei Hauptquarks sind demnach in einem See zahlreicher anderer Quarks eingebettet.

Ein Proton ist also – obwohl winzig klein – ein hochkomplexes System. Es ist noch nicht genau verstanden, was da im Proton alles vorgeht. Ein Ziel von DESYs größter Teilchenbeschleuniger-Anlage HERA ist es gerade, dies zu ändern.