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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
Die vier Elemente
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.    

Das Kochrezept und die Zutaten des Reality-Eintopfs

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
( zur Titelseite des Kapitels über die 4 fundamentalen Wechselwirkungen (WW) ). 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.  
Symbole für die 4 Wechselwirkungen


Beginnen wir unseren Einstieg in den "Teilchenzoo" auf der nächsten Seite mit einem Blick auf die wichtigsten historischen Meilensteine der Teilchenphysik.


 
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