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2023-09-15T09:15:52Z

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[[Datei:Nucleus drawing.svg|mini|Atomkern mit blauen Neutronen und roten Protonen]]
Als '''Nukleonen''' [{{IPA|nukleˈoːnən}}] ([[Singular]] ''Nukleon'' [{{IPA|ˈnuːkleɔn}}]; von [[Latein|lat.]] ''nucleus'' „Kern“) bezeichnet man die beiden Teilchenarten, aus denen [[Atomkern]]e bestehen, nämlich [[Proton]]en und [[Neutron]]en.

Der experimentelle Befund, dass die an Atomkernen beobachtbare [[starke Wechselwirkung]] keinen Unterschied zwischen Proton und Neutron macht, brachte [[Werner Heisenberg|Heisenberg]] zu dem Konzept, die beiden Teilchenarten formal als zwei [[Zustand (Quantenmechanik)|Zustände]] ein und derselben Teilchenart ''Nukleon'' zu betrachten;<ref>J. Bleck-Neuhaus: ''Elementare Teilchen.'' 2. Auflage, Springer 2012, ISBN 978-3-642-32578-6, S. 509.</ref> die beiden Zustände unterscheiden sich nur durch eine Quantenzahl, die formal wie die [[Spinquantenzahl]] für Spin 1/2 erscheint und [[Isospin]] heißt. „Nukleon“ wurde in der Folge zunächst zur Sammelbezeichnung für die beiden Teilchenarten. Die Anzahl der Nukleonen eines Atomkerns, die [[Massenzahl]], dient zur genauen Bezeichnung der Atomart ([[Nuklid]]) wie z. B. „Sauerstoff-16“ oder „Eisen-56“, während die [[Ordnungszahl]] die Anzahl der Protonen im Kern angibt.

Im heutigen (2018) [[Standardmodell]] sind Nukleonen definiert als diejenigen [[Baryon]]en, die ausschließlich aus den leichten Up- und Down-[[Quark (Physik)|Quarks]] zusammengesetzt sind und den Isospin 1/2 haben. Außer Proton und Neutron in ihren Grundzuständen gehören dazu auch [[Angeregter Zustand|angeregte Zustände]] mit einer solchen Quarkzusammensetzung, die sehr kurzlebigen Nukleonen[[Resonanz#Teilchenphysik|resonanzen]]. Zählt man diese – wie in diesem Fall üblich – als eigene Teilchenarten, gibt es laut [[Particle Data Group]] mindestens 16 und möglicherweise bis zu 29 Nukleonen (Stand 2015). Hierbei werden die [[Elektrische Ladung|Ladungszustände]] nicht unterschieden; Proton und Neutron sind bei dieser Zählweise also ein und dasselbe Nukleon.

Die oben genannten je drei Quarks, die [[Valenzquark]]s, machen nur etwa 5 Prozent der [[Masse (Physik)|Masse]] eines Nukleons aus. Die restliche Masse wird mit den [[Virtuelles Teilchen|virtuellen]] [[Seequark]]s und [[Gluon]]en erklärt. Die genaue Aufteilung ergibt sich nach 2018 veröffentlichten [[Quantenchromodynamik|QCD]]-Rechnungen zu: Quarks (konstituierenden Quarks und die Seequarks) rund 9 % zur Masse, die restlichen Anteile entstammen der [[Bewegungsenergie]] der Quarks mit rund ein Drittel, verursacht durch die Bewegungsenergie nach der Unschärferelation, da sie auf engem Raum „gefangen“ sind, und Beiträgen der Gluonen (ein Feldstärkebeitrag von rund 37 Prozent und ein anomaler Gluonenbetrag von rund 23 Prozent).<ref>{{Literatur |Autor=André Walker-Loud |Titel=Viewpoint: Dissecting the Mass of the Proton |Sammelwerk=Physics |Band=11 |Datum=2018-11-19 |Online=[https://physics.aps.org/articles/v11/118 aps.org]}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Yi-Bo Yang, Jian Liang, Yu-Jiang Bi, Ying Chen, Terrence Draper, Keh-Fei Liu, Zhaofeng Liu |Titel=Proton Mass Decomposition from the QCD Energy Momentum Tensor |Sammelwerk=Physical Review Letters |Band=121 |Nummer=21 |Datum=2018-11-19 |ISSN=0031-9007 |Seiten=212001 |arXiv=abs/1808.08677 |DOI=10.1103/PhysRevLett.121.212001}}</ref>

Einer Gruppe im [[Forschungszentrum Jülich]] (Budapest-Marseille-Wuppertal-Kollaboration) gelang es 2008, die Massen von Proton und Neutron im Rahmen der QCD-Gittereichtheorie theoretisch mit einer Genauigkeit von 1 bis 2 Prozent zu berechnen.<ref>{{Literatur |Autor=[[Frank Wilczek]] |Titel=Mass by numbers |Sammelwerk=[[Nature]] |Band=456 |Nummer=7221 |Datum=2008-11-26 |Seiten=449–450 |DOI=10.1038/456449a}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=S. Durr, Z. Fodor, J. Frison, C. Hoelbling, R. Hoffmann, S. D. Katz, S. Krieg, T. Kurth, L. Lellouch, T. Lippert, K. K. Szabo, G. Vulvert |Titel=Ab-initio Determination of Light Hadron Masses |Sammelwerk=[[Science]] |Band=322 |Nummer=5905 |Datum=2008-11-21 |Seiten=1224–1227 |arXiv=abs/0906.3599 |DOI=10.1126/science.1163233}}</ref> Die [[Simulation]]en waren das Ergebnis von über zwei Jahrzehnten Forschung an Supercomputern, QCD in Gittereichformulierung und entsprechenden Algorithmen und war fehlerkontrolliert.

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Nukleon}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4042777-8}}

[[Kategorie:Nukleon| ]]
[[Kategorie:Atomphysik]]
[[Kategorie:Kernchemie]]

Nukleon - Versionsgeschichte

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