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Wissenschaft am Donnerstag
Um 20.15 Uhr sehen Sie die Dokumentation:
Teilchenphysik im Laufe der Zeit
Auf der Suche nach dem Urstoff des Lebens
An der Frage, welcher der Urstoff des Lebens sei, schieden sich schon früh die Geister. Thales von Milet glaubte, alle Stoffe seien Aspekte des Urstoffs Wasser, während Anaximenes davon überzeugt war, es wäre Luft. Heraklit sah im Feuer den Urstoff, andere wiederum vermuteten ihn in der Erde. Daraus ging die Vier-Elemente-Theorie hervor, die bis ins abendländische Mittelalter existierte. Sie wurde schließlich vom Naturphilosoph Leukipp und seinem Schüler Demokrit revolutioniert.
Diese vertraten nämlich die Ansicht, die gesamte Natur sei aus kleinsten, unteilbaren Einheiten zusammengesetzt. Heute, 2400 Jahre später, weiß man, wie nahe die griechischen Atomisten durch pure Spekulation der Natur der Dinge kamen. Im heute gültigen Standardmodell besteht Materie aus Molekülen, die sich aus Atomen zusammensetzen. Das Atom ist aus dem Atomkern und den negativ geladenen Elektronen gebaut. Dabei haben Elektronen zwar eine Masse, aber keine messbare Ausdehnung. Elektronen gehören zusammen mit den Neutrinos, die beim Fusionsprozess in der Sonne entstehen, zur Gruppe der Leptonen, einer Hauptfamilie von Elementarteilchen.

Eine Reihe von Wechselwirkungen
Der Atomkern setzt sich aus den Hadronen zusammen. Das sind positiv geladene Protonen und neutralen Neutronen, die aus noch kleineren Einheiten bestehen. Protonen bestehen aus zwei up- und einem down-Quark. Neutronen dagegen aus einem up- und zwei down-Quarks. Wie die Leptonen haben Quarks eine Masse, aber keine messbare Ausdehnung. Es gibt vier Grundkräfte, die durch sogenannte Eichbosonen übertragen werden. Die starke Wechselwirkung hält die Quarks in den Hadronen zusammen.

Die schwache Wechselwirkung wirkt zwischen allen Elementarteilchen und ist für die Umwandlung von einem Teilchen in ein anderes verantwortlich. Die elektromagnetische Wechselwirkung beschreibt den Austausch zwischen elektrisch geladenen Teilchen. Die vierte Kraft, die Gravitation, d.h. die Schwerkraft, ist im Makrokosmos für die Bildung von Strukturen verantwortlich. Sichtbare Materie wie die vier Elemente Wasser, Luft, Feuer und Erde bestehen aus vier Teilchenarten - zwei Leptonen und zwei Quarks. Sie entsprechen jenen unteilbaren Teilchen im Sinne der griechischen Atomisten. Bislang jedoch konnte die Frage nicht geklärt werden, wie diese Teilchen zu ihren Eigenschaften kommen und warum die Welt genauso beschaffen ist, wie sie ist.

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"Zeitmaschine CERN"
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