Asymptotische Freiheit in der Elementarteilchenphysik

Der Begriff des Kopplungsparameters hat in der Entwicklung der Quantenfeldtheorie eine tiefgehende Wandlung erfahren. Während ursprünglich Kopplungsparameter, wie die Feinstrukturkonstante, als Naturkonstanten angesehen wurden, erscheint es heute sinnvoller, effektive Kopplungsparameter einzuführen, die von einer Energievariablen abhängen. Die Kopplungskonstanten im ursprünglichen Sinne sind dann als die niederenergetischen Grenzwerte der variablen Parameter zu interpretieren. Einen Sonderfall bilden die asymptotisch freien Quantenfeldtheorien, in denen der Kopplungsparameter im Grenzwert hoher Energien gegen Null strebt. Zu den asymptotisch freien Theorien gehört die Quantenchromodynamik (QCD), die heute als gültige Theorie der starken Wechselwirkungen angesehen wird. Die asymptotische Freiheit bewirkt, daß – trotz der Stärke der Wechselwirkung bei niedrigen Energien – die für schwache Kopplungen erfolgreichen Methoden bei hinreichend hohen Energien angewandt werden können. Die Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment im hochenergetischen Bereich der starken Wechselwirkungen ist so überzeugend, daß heute kein Zweifel mehr an der Richtigkeit der QCD besteht. Entscheidend für die künftige Entwicklung der Elementarteilchenphysik ist die Frage, ob es sich bei der asymptotischen Freiheit um eine spezielle Eigenschaft einer Klasse von Modellen handelt oder um ein grundsätzliches Prinzip, das allgemeine Gültigkeit beansprucht.