Analyse von Teilchenwechselwirkungen

Wenn ein Teilchen zerfällt oder ein Atomkern zertrümmert wird, dann entstehen neue Teilchen oder auch Kerne, die weiteren Umwandlungen unterliegen können. Will man die ursprüngliche Struktur des Teilchens oder Kerns rekonstruieren, muss man deren Zerfallsprodukte betrachten. Eine Strukturaufklärung des 'Teilchenzoos' setzt also eine umfangreiche und exakte Analyse der Daten voraus, die von der experimentellen Teilchenphysik in Jahrzehnten zusammengetragen wurden. Nur auf diesem Wege ist es möglich, die Strukturen aller realen, d.h beobachteten Teilchen und Atomkerne Schritt für Schritt zu ermitteln. Hier wird mit einer Analyse der Ereignisse begonnen, die beim Aufeinandertreffen von Proton und Antiproton beobachtet werden.

Abb 3.1: Die Reaktion zwischen Proton und Anti-Proton liefert Beweise für deren Struktur

In der Abbildung ist der schrittweise Ablauf der Reaktion (auch Wechselwirkung) zwischen Proton und Antiproton dargestellt. Im Ergebnis entstehen mit 90%iger Zuverlässigkeit insgesamt sechs Teilchen, die verhältnismäßig stabil sind oder gar nicht zerfallen. Das äußerst kurzlebige ω0 und das kurzlebige π0 stellen temporäre Teilchenzusammenschlüsse im Zerfallsprozess dar. Sollte es unter Berücksichtigung der tatsächlich beobachteten Teilchen nicht möglich sein, auf die tatsächlichen Strukturen der Ausgangsteilchen zu schließen? Die Ergebnisse der experimentellen Physik sind als sehr zuverlässig eizuschätzen und stehen oft genug im Widerspruch zu den Aussagen und Spekulationen der sog. 'theoretischen Physik'.

Warum wurde bisher nicht die geringste Spur der erwünschten 'Quarks' gefunden? Für ihren Nachweis lässt man Protonen und Antiprotonen mit immer höherer Energie aufeianderprallen.. Würden Protonen tatsächlich aus 'Quarks' bestehen, müssten sich Hinweise auf sie finden lassen.

Abb. 3.2: Die beobachteten Teilchen können den Strukturen der Ausgangsteilchen zugeordnet werden

Abb.3.3: Die tatsächliche Struktur des Protons und das theoretische Wunschbild

Die auf analytischem Wege ermittelte Struktur des Protons lässt wichtige Aussagen zu:

  • Das Proton besteht aus drei Subteilchen, wie das durch inelastische Elektronenstreuversuche bereits 1962 aufgezeigt wurde. Diese Subteilchen sind sozusagen 'alte Bekannte' und nicht die etwa zeitgleich erfundenen 'Quarks'.
  • Die Ladung des Protons wird durch ein Positron* im Bindungszustand verursacht. Deshalb entspricht die Ladung des Protons genau der Elementarladung. Das gilt analog auch für das Anti-Proton.
  • Als "Masse"-Teilchen des Protons tritt ein Paar geladener Pionen (π+ π) in Erscheinung, welches durch das Positron* bzw. Elektron* stabilisiert wird. Das Strukturmerkmal: Masseteilchen und geladene, stabilisierende Teilchen ist für alle schweren Teilchen und Kerne nachweisbar.
  • Die praktisch bei allen Teilchenreaktionen beobachtbaren Myonen (bereits 1936 entdeckt!) und Pionen (1947) sind strukturelle Bausteine schwerer Teilchen und der Atomkerne. Es sind nicht nur "Austauschteilchen" im Sinne Yukawas, denen in der geltenden Theorie lediglich eine stabilisierende Funktion zukommt.

Die noch folgende Analyse der Atomkerne zeigt, dass Pionen die häufigsten Teilchen im strukturellen Aufbau sind. Ihre begrenzte Austauschbarkeit im Kerngitter ist als Ursache der relativen Stabilität von Kernen anzusehen.

Abb3.4: Die inversen Strukturen von Proton und Antiproton

Die Gegenüberstellung der Strukturen von Proton und Antiproton zeigt, dass ein Teilchen und sein Antiteilchen offensichtlich einen inversen strukturellen Aufbau besitzen. Es zeigt sich ebenfalls, dass die Dualität von Elektron und Positron, ihre sozusagen fundamentale Anti-Eigenschaft die Ursache für das Entstehen inverser Strukturen ist und damit für die Existenz von Materie und Antimaterie. Eine per se existierende "Anti"-Eigenschaft von Quarks und anderer Teilchen, wie das in der Lehrmeinung vertreten wird, gibt es nicht!

Die Konsequenzen dieser Erkenntnisse (Nichtexistenz von Quarks, Unmöglichkeit einer 'Quark-Ära' nach dem fiktiven 'Urknall' usw.) haben erhebliche Konsequenzen auch für die Kosmologie: Das Bild des Universums, wie es die Physik gegenwärtigt zeichnet, ist nicht aufrechtzuerhalten. Darauf wird später noch eingegangen.

Wenn ein Teilchens entsteht, so hat das konkrete Ursachen

Man kann den Weg der Teilchen, wie sie beispielsweise bei der Proton-Antiproton-Reaktion entstehen, zurückverfolgen. Teilchen entstehen nicht zufällig, sonderen ihre Existenz und ihr Entstehen hat konkrete Ursachen. Analysiert man also die Zerfälle und Wechselwirkungen von Teilchen, erhält man mit den Informationen über ihren Ursprung auch Informationen über die Struktur der Ausgangsteilchen.

Das Resultat der Proton-Antiproton-Reaktion ist zu etwa 90% reproduzierbar. Das ist für Teilchenreaktionen eine hohe Konstanz des Ergebnisses. Man muss in Betracht ziehen, dass die bei Teilchenreaktionen umgesetzten Energien sehr hoch sind und deshalb einerseits im Reaktionsablauf zusätzliche Teilchen entstehen können, andererseits aber auch durch Annihilation Teilchen sozusagen 'verschwinden'. Im Gegensatz zu chemischen Reaktionen bleibt die Stöchiometrie also oft nicht gewahrt.