Laufende Kopplungskonstanten
Misst man Kopplungskonstanten bei verschiedenen Energien, so stellt man erstaunlicherweise fest, dass sie von der Energie der beiteiligten Teilchen abhängen. Dies liegt daran, dass die Ladungsstärken (e,g,gs) aller Teilchen vom Abstand abhängen: Kommt man mit höherer Energie näher an geladene Teilchen, so sieht man mehr (oder auch weniger) Ladung, weil "Wolken" aus virtuellen Teilchen, die jedes geladene Teilchen umgeben, Ladungen abschirmen oder verstärken können. Taucht man durch diese Wolken, so ändert sich die sichtbare Ladung. diesen Effekt nennt man "laufende Kopplungskonstante".
Bei der Betrachtung der QED
hat man gesehen, dass die Beiträge von Feynman-Diagrammen mit einer großen
Anzahl von Vertices vernachlässigbar werden, da die Kopplungskonstante
in der QED (
= 1/137) wesentlich
kleiner als 1 ist. Bei kleineren Abständen die von Teilchen heutiger
Beschleuniger mit ca 100 GeV erreicht werden, ist diese "Konstante"
schon ein wenig (auf
=1/129) angewachsen.
Sie ist aber immernoch viel kleiner als 1.
Bei der starken Wechselwirkung ist
die Abhängigkeit wesentlich stärker. Messungen der Kopplungskonstante
in der QCD bei 100 GeV (Abstände von 0.002 fm) ergeben einen
Wert von ungefähr s
= 1/8, Messungen bei hadronischen Tau Zerfällen (Abstände von
0.1 fm) liefern einen viel höheren Wert von ungefähr s
=1/3.
s
> 1 wird. Die Kopplung
wird also sehr stark und das Feynman-Kalkül versagt, da immer mehr Vertices
in Feynman-Diagrammen zu immer größeren Beiträgen zur Gesamtamplitude führen.
Es entsteht dadurch eine Art "Band" aus Gluonen zwischen den Quarks.
Aufgrund dieser starken Kopplung nimmt die Kraft zwischen Quarks nicht mehr
mit dem Abstand ab, und einzelne Quarks können ohne Teile des daran
klebenden Gluonbandes nicht aus Hadronen entfernt werden. Man nennt diese
Erscheinung "Quark-Einschluss" (siehe "blaues Quark"
in Abbildung rechts). Geht
man andersherum vom Protonenradius 1 fm zu immer kleineren Abständen, so
nimmt s
asymptotisch ab, so dass die Bindung zwischen Quarks bei diesen Abständen
sehr klein wird. Man spricht daher von "asymptotischer Freiheit"
der Quarks im Inneren des Protons (siehe "grünes und rotes Quark")!
Wichtig ist, dass die Wechselwirkungsprozesse für sehr kleine Abstände (wie
z.B. in der Hochenergiephysik) mit Hilfe von Feynman-Diagrammen berechnet
werden können. 
Die Kopplungskonstante der
starken Wechselwirkung s,
ist
also eine besonders schnell laufende Konstante (oder Variable).
Nur für Abstände kleiner als ein Protonenradius (1 fm) ist sie wesentlich
kleiner als 1, so dass nur dort das Feynman-Kalkül anwendbar ist, d.h.
die Wechselwirkungen berechnet werden können..
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