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 (ebenso 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 vermittelt (Euklidische Zeit endlich) — wie alle Zustände im Fall des 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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