Die
Teilchen des Standard-Modells
Woraus besteht Materie?
Bereits Generationen
von Physikern haben sich bemüht, diese Frage zu klären. Dabei
ist die Antwort "Aus Atomen!" ja zunächst sehr einfach. Aber woraus
sind Atome aufgebaut? Klar, aus einer Elektronenhülle und einem Kern
aus Protonen und Neutronen. Aber woraus sind die
|
Protonen und Neutronen? Aus Quarks! Woraus sind Quarks?
Im Jahre 1999 müssen wir das Frage-Antwort-Spiel an dieser Stelle abbrechen.
|
Heute erscheinen
uns die sogenannten Quarks als elementar. Ob das im Jahre
2020 auch noch so ist, weiß niemand, auch wenn vieles darauf hindeutet.
Aber
der Reihe nach. Was heißt denn eigentlich elementar?
Ein
elementares Teilchen hat keine inneren Strukturen aus noch kleineren
Teilchen. Es besteht nur aus "sich selbst". Im Prinzip entspricht diese
Definition der alten griechischen Bedeutung des Wortes "Atom" (griech.
atomos, unteilbarer Urstoff), wobei ein Atom - wie wir heute wissen -
alles andere als unteilbar ist.
Grundaufgabe
der Teilchenphysik ist es, die elementaren Bausteine zu finden und ein
schlüssiges Modell (oder Kochrezept, siehe Abb. rechts) zu
entwickeln, das deren Wechselwirkungen und damit auch den Aufbau von Materie (den "Reality-Eintopf") erklärt.
|
Mit
dem sogenannten Standard-Modell der Teilchenphysik, dem heute gültigen Modell, das alle Teilchen und ihre Wechselwirkungen beschreibt,
haben die Teilchenphysiker u.a. ein Teilchenmodell entwickelt, das alle bisher entdeckten Teilchen und ihre Zusammensetzung kennt und erklärt.
In
diesem Kapitel sollen die Teilchen, die dem Standard-Modell angehören,
vorgestellt werden.
|
Die
vier Arten möglicher Wechselwirkungen zwischen den Teilchen, d.h. die vier Arten,
mit denen Teilchen Kräfte aufeinander ausüben:
- Gravitation (engl. gravity)
- elektromagnetische (engl. electromagnetic)
- schwache (engl. weak)
- und starke (engl. strong) Wechselwirkung,
werden in einem eigenen Kapitel besprochen
().
Für uns ist es zunächst völlig ausreichend zu wissen, dass es vier verschiedene Möglichkeiten gibt, mit denen die
Teilchen in Wechselwirkung treten können. Nicht
alle Teilchen können dabei auf jede Art miteinander wechselwirken.
Aus
dieser Tatsache erhält man bereits das erste Kriterium, nach dem Teilchen
in Gruppen eingeteilt werden können. Man unterscheidet die Teilchen,
die stark wechselwirken, von denen, die dies nicht tun.
|
Beginnen wir unseren Einstieg in
den "Teilchenzoo" auf der nächsten Seite mit einem Blick auf die wichtigsten historischen Meilensteine
der Teilchenphysik.
|
|