[TomS]

Leider ist das Zitat aus der Wikipedia ziemlich falsch:

Das Proton besteht aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark (Formel uud). Diese drei Valenzquarks werden von einem „See“ aus Gluonen und Quark-Antiquark-Paaren umgeben. Nur ungefähr 1 % der Masse des Protons kommt von den Massen der Valenzquarks, der Rest stammt von der Bewegungs- und Bindungsenergie zwischen Quarks und den Gluonen, wobei letztere als Kraft-Austauschteilchen die starke Kraft zwischen den Quarks vermitteln.

Die Korrektur

Zitat von Hawkwind

Dabei ist zu beachten, dass hier die sog. Strom-Massen der Quarks gemeint sind (das sind die Massen, die eigentlich in die Theorie des Standardmodells eingehen). Diese sind aber viel zu klein, um alleine die Masse des Protons zu erklären. Die starke Wechselwirkung (Gluonen) spielt die entscheidende Rolle bei Erzeugung der Masse des Protons.

geht in die richtige Richtung.

Zunächst mal ist die Aussage, das Proton "bestünde" aus drei Quarks nicht wirklich zutreffend. Das Proton trägt die Quantenzahlen einer Kombination dieser drei Quarks. Die "Zahl" der Quarks ist energieabhängig, d.h. abhängig von Auflösungsvermögen des Prozesses, mit dem man das Proton untersucht.

Wenn man ein geringes Auflösungsvermögen anwendet, kann man von Valenz- oder Constituent Quarks sprechen. Leider bleibt in diesem Grenzfall die Masse sowie der Bindungsmechanismus des Protons ein Rätsel; man darf hier noch am ehesten davon sprechen, das Proton bestünde aus drei Valenzquarks, d.h. drei effektiven, nicht-elementaren Gebilden.

Interessiert man sich für den Mechanismus der Masseerzeugung, so benötigt man die QCD und ein hohes Auflösungsvermögen; in diesem Fall spricht man von Strom- oder Current-Quarks; dies sind letztlich die elementaren Objekte. Die Stromquarkmassen liegen bei ca. 2 - 5 MeV, d.h. drei Stromquarks liefern ca. 10 Mev = ca. 1% der Protonmasse. Aber in dieser Betrachtungsweise ist es schlicht falsch zu sagen, das Proton bestünde aus drei Stromquarks! Außerdem tragen nicht nur die Massen der Stromquarks bei, sondern auch deren kinetische Energie, und damit liefern diese einen deutlich höheren Anteil zur Gesamtmasse.

Nun zur Frage, wie masselose Gluonen überhaupt zur Masse beitragen können. Betrachten wir dazu die QCD ohne Quarks, d.h. Glueballs = gebundene, rein gluonische Zustände. Der leichteste skalare Glueball (den man gut berechnen jedoch nicht zweifelsfrei nachweisen kann) hat eine Masse von ca. 1.4 GeV und damit ca. das 1.5-fache der Protonmasse. Wir liegen also in der richtigen Größenordnung.

Dass das Gluonfeld Energie trägt, kann man bereits aus der QED schlussfolgern; das el.-mag. Feld hat eine Energiedichte von ½ (E² + B²). Im Gegensatz zum el.-mag. Feld zeigt das Gluonfeld eine Selbstwechselwirkung; daraus folgen in der QCD lokalisierte gebundene Zustände, d.h. Glueballs. Diese existieren nicht isoliert sondern nur "vermischt" mit anderen Zuständen benachbarter Massen, sind jedoch in der Gittereichtheorie sehr gut berechenbar.