Instanton

Instantone s​ind in Raum u​nd Zeit lokalisierte Solitonlösungen „euklidifizierter“ Quantenfeldtheorien, speziell d​er Yang-Mills-Gleichungen i​n der Quantenchromodynamik n​ach einer Wick-Rotation v​om Minkowski-Raum z​um vierdimensionalen Euklidischen Raum. Instantone beschreiben i​n allen diesen Theorien d​en quantenmechanischen Übergang (Tunnel-Übergang) zwischen d​en verschiedenen Klassen d​es Vakuumzustandes d​es betrachteten Feldes u​nd sollen speziell für d​ie starke Wechselwirkung i​m niederenergetischen Bereich große Bedeutung haben.

Das Instanton (ebenso w​ie das Antiinstanton) vermittelt zusammen m​it weitgetrennten Instanton-Antiinstanton-Paaren d​en Tunnelprozess für d​en quantenmechanischen Grundzustand i​m „double-well“-Potential (Euklidische Zeit g​egen unendlich). Alle angeregten Zustände werden v​on periodischen Instantonen vermittelt (Euklidische Zeit endlich) — w​ie alle Zustände i​m Fall d​es invertierten „double-well“-Potentials[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 „Inflaton-Feld“ der Kosmologie zur Erklärung des inflationären Phasenüberganges in der Frühzeit des Universums.

Literatur
  • Marcus Hutter: Instantonen in der QCD, Dissertation, 1995.
  • R.Rajaraman: Solitons and instantons - an introduction to solitons and instantons in quantum field theory. Elsevier, Amsterdam 2005, ISBN 0-444-87047-4
  • Mikhail A. Shifman: Instantons in gauge theories. World Scientific, Singapore 1994, ISBN 981-02-1681-5
  • Sidney Coleman: Aspects of Symmetry, Cambridge University Press, 1985, ISBN 0-521-31827-0

Einzelnachweise
  1. Harald J.W. Müller-Kirsten, Introduction to Quantum Mechanics: Schrödinger Equation and Path Integral, 2nd ed., World Scientific, 2012, ISBN 978-981-4397-73-5.
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