Hadron

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Hadronen sind Teilchen (im eigentlichen Sinn keine Elementarteilchen), die nach der Theorie der Quantenchromodynamik aus Quarks zusammengesetzt sind.

Sie unterliegen der starken Wechselwirkung. Die bekanntesten Hadronen sind die Nukleonen (Neutronen und Protonen), aus denen die Atomkerne aufgebaut sind. Die stabilen Atomkerne sind die einzige stabile Form hadronischer Materie. Alle anderen Hadronen zerfallen in der Regel sehr schnell zu leichteren Hadronen, Leptonen, oder Gammastrahlung.

Je nach ihrer Quarkzusammensetzung werden Hadronen in Mesonen (ein Quark und ein Antiquark (das Antiteilchen eines Quarks)) und Baryonen (jeweils drei Quarks bzw. drei Antiquarks bei Antibaryonen) unterteilt. Noch ungeklärt ist die Existenz der Pentaquarks, welche aus vier Quarks und einem Antiquark bestünden und dementsprechend Baryonenzahl +1 hätten, also Baryonen wären.

Hieraus ergibt sich auch, dass Hadronen sowohl der Klasse der Fermionen (mit halbzahligem Spin, Baryon) als auch der Klasse der Bosonen (ganzzahliger Spin, Meson) angehören können.

Die in einem Hadron gebundenen Valenzquarks, welche die Quantenzahlen des Hadrons definieren, sind, neben den die starke Kraft zwischen den Quarks vermittelnden Gluonen, von einer Wolke virtueller Quark-Antiquark Paare umgeben. Diese sogenannten See-Quarks tragen z. B. beim Pion den größten Teil zur Gesamtmasse des Hadrons bei. Allgemein rührt bei Hadronen aus leichten Quarks die Masse zum größten Teil nicht von den Valenzquarks. Man kann sie durch spontane Symmetriebrechungen in Sigma-Modellen erklären.

Einen Teil des umfangreichen Hadronenzoos nehmen die Resonanzen ein, welche extrem kurzlebige Anregungszustände, vergleichbar den elektronischen Anregungen in der Atomhülle, sind. Ähnliche Anregungen sind in der Kern- und Radiochemie wichtig.