Der "Teilchenzoo"

"Teilchenzoo" ist eine saloppe Bezeichnung für die unglaubliche Vielfalt an beobachteten Teilchen. Zum Leidwesen der Theorie werden gelegentlich noch immer neue Teilchen gefunden. Die Abbildung 1.1 auf der vorherigen Seite gibt bereits einen Überblick der wichtigsten Vertreter des Teilchenzoos. Alle hier aufgeführten Teilchen wurden nachgewiesen. Kenntnis der Teilchennamen und grundlegender Begriffe sind notwendig zum Verständnis der Teilchenwelt.

Ein Überblick über den Teilchenzoo

Von Elektronen, Protonen oder Neutronen hat heute jeder Schulabgänger gehört. Elektronen e bilden die Hülle der Atome, sie bewirken die chemische Bindung und sind Ursache für den elektrischen Strom. Protonen und Neutronen werden von instabilen, radioaktiven Atomkernen emittiert. In simpler Schlussfolgerung denkt man sich die Atomkerne aus Protonen und Neutronen aufgebaut. Aber auch Elektronen und Positronen werden von radioaktiven Kernen emittiert. Werden Kerne zertrümmert, beobachtet man darüber hinaus viele unterschiedliche Kernbruchstücke bzw. Teilchen. Wenn der Bau, die Struktur der Atomkerne und aller beobachteten Teilchen aufgeklärt werden soll, muss also eine genaue Analyse der Bruchstücke und ihrer Eigenschaften vorausgehen. Darauf aufbauend muss die Rekonstruktion erfolgen, um die wirklichen Strukturen darzustellen.

Die gegenwärtige Physik geht bedauerlicherweise seit Jahrzehnten einen anderen Weg. Man brütet am Schreibtisch Theorien aus und erfindet immer neue 'notwendige' Teilchen zur Erklärung der Realität. Der Experimentalphysik kommt nur noch die Aufgabe zu, diese Theorien zu beweisen. Die so immer weiter klaffende Lücke zwischen den Theorien und der Wirklichkeit wird nicht mehr wahrgenommen. So ist in einem Lehrbuch der Teilchenphysik zu lesen: "Der einfachste Ausweg wäre die Kapitulation der Experimentalphysiker und das Eingeständnis, daß die Experimente falsch sind." Das sind Grüße aus einer Zeit, als ein selbstherrlicher Klerus bestimmte, was wahr und was falsch ist.

Tab. 2.1: Für die Strukturanalyse wichtige Vertreter des "Teilchenzoos"

Teilchen und Antiteilchen

Die Experimentalphysik stellte sehr schnell fest, dass es zu fast jedem Teilchen ein zweites Teilchen mit genau entgegengesetzten Eigenschaften gibt. So haben beispielsweise geladene Teilchen immer ein spiegelbildliches Teilchen mit entgegengesetzter Ladung. Man bezeichnet diese Teilchen als 'Antiteilchen'. Treffen solche Teilchen aufeinander, so zerfallen sie sofort in Bruchstücke, sie zerlegen sich sozusagen in ihre Einzelteile, wobei große Energimengen frei werden. Die Bruchstücke entstehen aus den Strukturen der Ausgangsteilchen und lassen somit Rückschlüsse zu auf den Bau der zerfallenen Teilchen. Diese Analyse der Teilchenstrukturen ist durchaus mit den Analysemethoden der Chemie vergleichbar: Man zerlegt eine unbekannte Substanz in ihre Elemente, bestimmt Eigenschaften, Massen, Zahlenverhältnisse etc. und rekonstruiert den Bau des unbekannten Stoffes.

Zurück zur Dualität von Teilchen und Antiteilchen. Die Tabelle 2.1 ordnet die Teilchen bereits in Teilchen und Antiteilchen, indem sie nach Ladungen trennt und bei den neutralen Teilchen das Anti-Teilchen benennt, sofern es eines gibt. Welches Teilchen ein 'Anit'-Teilchen ist, wird im Grunde dadurch festgelegt, ob es in "unserer Welt" vorkommt oder nicht. So ist das Positron das Anti-Teilchen des Elektrons. Würde die Materie der Erde, unseres Sonnensystems bzw. der Galaxie entgegengesetzt aufgebaut sein, wäre die Antimaterie die 'normale' Materie.

Hinweis: Auch an der Seite (02) wird noch gearbeitet. Es können also noch wichtige Aussagen fehlen.