Austauschkraft

Austauschkraft,

 

jede auf eine Austauschwechselwirkung zurückführbare Wechselwirkungskraft (ohne klassisches Analogon) zwischen gleichartigen mikrophysikalischen Teilchen. Erstmals wurde in der Quantentheorie der chemischen Bindung bei der Behandlung der homöopolaren Bindung zwischen unpolaren Atomen (W. Heitler und F. London, 1927) das Auftreten einer Austauschkraft entdeckt, die dort auf dem mikrophysikalischen (quantenmechanischen) Austausch von Elektronen beruht. Diese Austauschkraft liefert einen durch die Austauschenergie gegebenen Energiebeitrag, der im Bindungsfall negativ ist, sodass in diesem Fall bei Annäherung der Atome ein gebundener Zustand eintritt.

 

Der Begriff der Austauschkraft reicht jedoch viel weiter. In der Quantenfeldtheorie erscheinen ganz allgemein Wechselwirkungskräfte als Folge eines Austausches von speziellen Elementarteilchen, den Feldquanten oder Bindungsteilchen (Wechselwirkung). Im Unterschied zur chemischen Bindung sind jedoch die auszutauschenden Partikel nicht ständig vorhanden. Sie werden erst im Austauschprozess selbst erzeugt und wieder absorbiert. Z. B. kommt die elektrische Abstoßung zwischen Elektronen durch den Austausch von Photonen zustande, die, von einem Elektron emittiert, zum anderen wandern und von diesem absorbiert werden. Sie erscheinen im Zwischenprozess nicht als freie, sondern nur als virtuelle Teilchen (virtueller Zustand) und können deshalb die Einsteinsche Masse-Energie-Äquivalenz verletzen.