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Die vier fundamentalen Wechselwirkungen

Wir haben den Begriff Wechselwirkung (WW) schon mehrfach benutzt, ohne genauer zu besprechen, was man sich darunter vorstellen kann. Eine erste, sehr allgemein formulierte Beschreibung des Begriffs könnte wie folgt lauten: Unter einer Wechselwirkung versteht man die wechselseitige Beeinflussung zweier oder mehrerer Elementarteilchen.
Dies soll in den folgenden Ausführungen verdeutlicht und präzisiert werden.

Auch die wechselseitige Beeinflussung von zusammengesetzten Teilchen, Atomen, Molekülen oder Körpern wird umgangssprachlich als Wechselwirkung bezeichnet. Wichtig ist hierbei, dass sich jede WW des makroskopischen und mikroskopischen Bereichs auf eine WW der beteiligten Elementarteilchen zurückführen lässt. 
Überschaubar und theoretisch behandelbar sind aber nur Systeme mit wenigen Teilchen, so dass es keinen Sinn macht, die elektromagnetische Anziehung zweier elektrisch geladener Metallkugeln auf Elementarteilchenebene zu betrachten.
Die makroskopische WW zweier geladener Metallkugeln wird durch die
klassische Mechanik, die Elektrodynamik oder ein anderes Teilgebiet der Physik der makroskopischen Welt beschrieben.

Es gibt vier fundamentale Wechselwirkungen:
Die elektromagnetische, die starke, die schwache Wechselwirkung und die Gravitation.

Bei welche Vorgängen finden Wechselwirkungen statt? 
Bei allen! Bei jedem Vorgang verändern sich die Zustände beteiligter Elementarteilchen. Das klingt zunächst sehr abstrakt, wenn man mit "Wechselwirkung" nur eine Kraftwirkung im makroskopischen Bereich verbindet. Wir betrachten den Begriff "Wechselwirkung" aber ausschließlich in Bezug auf Elementarteilchen. Makroskopische Vorgänge sind "nur" die Folgen von Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen.
Folgende Begriffe bezeichnen typische Vorgänge mit Elementarteilchen, bei denen eine oder mehrere Wechselwirkungen stattfinden:
Anziehung und Abstoßung   
gebundene Zustände   
Zerfälle   
Fusionen   
Streuung   

Diese Begriffe haben wir schon oft benutzt. Man wird sich an dieser Stelle vielleicht wundern, warum man z.B. gebundene Zustände als "Vorgang" bezeichnet, wir werden aber im Verlauf dieses Kapitels sehen, dass auch scheinbar statische Wechselwirkungen bei Betrachtung auf Elementarteilchen- ebene durch Prozesse (Austausch von Teilchen) beschrieben werden. Wir werden im Folgenden klären, welche Wechselwirkung bei welchem Vorgang auftritt und die wichtigsten Beispiele nennen.

 

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