Austauschteilchen und Ladungen

Welche Austauschteilchen können vorkommen?
Welche Austauschteilchen bei den 4 Grundprozessen der vorigen Seite entstehen können, wird von einer Eigenschaft geregelt, die man Ladung nennt. Zu jedem Austauschteilchen (jeder Wechselwirkung) gehört eine bestimmte Sorte von Ladung. Es gibt also außer der uns gut bekannten Elektrischen Ladung auch eine Schwache Ladung und eine Starke Ladung. Besitzt ein Teilchen die jeweilige Ladung nicht, so kann es auch das zugehörige Austauschteilchen nicht aussenden oder einfangen.

Die Kraftwirkungen auf elektrische Ladungen sind uns allen gut bekannt. Von der Starken oder Schwachen Ladung merken wir im Alltag nichts, weil die zugehörigen Kräfte eine sehr kurze Reichweite haben, kleiner als der Durchmesser eines Protons! Trotzdem sind sie für unser Leben unentbehrlich: Die Starke Kraft sorgt dafür, dass Protonen und Neutronen im Atomkern zusammenhalten, und ohne die Schwache Kraft würde die Sonne nicht brennen.

• Ladung ist eine fundamentale Eigenschaft eines Teilchens. 
• Ladungen werden durch eine Stärke und eine Menge beschrieben. Bei der elektrischen Ladung Qe wollen wir e ihre Stärke, und Q ihre Menge nennen.
• Es gibt einen kleinste Ladungsmenge, und alle in der Natur vorkommenden Ladungen bestehen aus Vielfachen dieser kleinsten Ladungsmenge. Die kleinste elektrische Ladungsmenge ist Q=1/3. Das d-Quark besitzt die elektrische Ladung Qe=-1/3e.
• Ladungen sind additiv.  Das bedeutet für die elektrischen Ladungen zweier Teilchen a und b, dass Q(a + b) = Q(a) + Q(b) 
• Bei Wechselwirkungen gibt es einen "Ladungserhaltungssatz", d.h. die Summe aller Ladungen vor dem Wechselwirkungsprozess ist gleich der Summe aller Ladungen nach dem Wechselwirkungsprozess.

Elementarteilchen und ihre Ladungen
Hier eine kleine Übersicht der Teilchen und ihrer Ladungen. Sie werde im Einzelnen noch später erklärt.

Art der Ladung	Menge		e-	u	d	Stärke
elektromagnetisch	Q	0	-1	2/3	-1/3	e
schwach	I3	½	-½	½	-½	g
stark		-	-	r/g/b	r/g/b	gs

Antiteilchen
Zu jedem Teilchen existiert ein Antiteilchen, bei dem alle Ladungsmengen zwar denselben Betrag wie beim Teilchen haben, jedoch ein umgekehrtes Vorzeichen. Die Gegenladungen der Farben rot, grün, blau sind die Antifarben antirot, antigrün, antiblau. Antiteilchen werden oft mit einem Querstrich über dem Buchstaben gekennzeichnet. Das Antiteilchen zum Elektron e^- ist das Positron e⁺, und unterscheidet sich vom Elektron nur dadurch, dass es die Ladungen Q=+1 und I₃=+½ hat.