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Instanton


Instantone sind in Raum und Zeit lokalisierte Solitonlösungen „euklidifizierter“ Quantenfeldtheorien, speziell der Yang-Mills-Gleichungen in der Quantenchromodynamik nach einer Wick-Rotation vom Minkowski-Raum zum vierdimensionalen Euklidischen Raum. Instantone beschreiben in allen diesen Theorien den quantenmechanischen Übergang (Tunnel-Übergang) zwischen den verschiedenen Klassen des Vakuumzustandes des betrachteten Feldes und sollen speziell für die starke Wechselwirkung im niederenergetischen Bereich große Bedeutung haben.

Das Instanton (wie das Antiinstanton) vermittelt zusammen mit weitgetrennten Instanton-Antiinstanton-Paaren den Tunnelprozess für den quantenmechanischen Grundzustand im ``double-well´´ Potential (Euklidische Zeit gegen unendlich). Alle angeregten Zustände werden von periodischen Instantonen vermitttelt (Euklidische Zeit endlich) -- wie alle Zustände im Fall des invertierten ``double-well´´ Potentials; s. H.J.W. Müller-Kirsten[1].

Instantone liefern auch eine Erklärung für eine wichtige Symmetriebrechung: sie können die Händigkeit von Elementarteilchen im Quantenchromodynamik-Vakuum verändern. Die dazugehörige chirale Symmetrie spielt eine zentrale Rolle in der Physik der Hadronen.

Eine weitere Anwendung finden Instantone bei dem sog. „Inflaton-Feld“ der Kosmologie zur Erklärung des sog. inflationären Phasenüberganges in der Frühzeit des Universums.

Literatur

Einzelnachweise

  1. Harald J.W. Müller-Kirsten, Introduction to Quantum Mechanics: Schrödinger Equation and Path Integral, 2nd ed., World Scientific, 2012.

Kategorien: Teilchenphysik | Quantenfeldtheorie

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