Elementarteilchen. Bausteine der Materie (Beck Wissen) by Harald Fritzsch

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Was ist der Steckbrief eines Photons? Ein Photon wird ganz analog zum Elektron durch seine Energie, seine Masse und seinen Spin beschrieben. Seine elektrische Ladung ist null. Aus der Sicht des Teilchenphysikers ist das Photon jedoch ein sehr spezielles Teilchen. Es besitzt keine Masse. Aus Einsteins Relativitätstheorie, die wir hier nicht im Detail erläutern können, folgt, dass sich ein Photon wegen seiner Masselosigkeit niemals in Ruhe befinden kann. Es bewegt sich immer mit Lichtgeschwindigkeit.

Mesonen, auf die wir später zurückkommen werden. Auch die beiden Quarks, die ihre Flugrichtung nicht geändert haben, manifestieren sich bei genauerer Untersuchung nicht als zwei Quarks, sondern als ein Strahl von Teilchen, unter denen 5. Quarks im Innern der Atomkerne 55 sich meist ein Proton oder Neutron befindet. Eine Zerlegung des Protons in seine Konstituenten findet also im Grunde nicht statt. Damit erhalten wir hier ein anderes Ergebnis als seinerzeit beim Rutherfordschen Experiment. Wenn ein Alphateilchen mit dem Atomkern kollidiert, wird Letzterer aus dem Atomverband herauskatapultiert, weil die Kräfte innerhalb der Atome relativ schwach sind.

Das Messer des Demokrit, das man benutzt, um die Strukturen im Innern der Materie herauszuschälen, wird also umso schärfer, je höher die Energie ist. Aus diesem Grunde ist man gezwungen, in der Teilchenphysik Apparaturen zu bauen, mit deren Hilfe man stabile Teilchen wie Elektronen oder Protonen auf hohe Energien beschleunigt, die Teilchenbeschleuniger. Die Teilchenphysik wird oftmals auch als Hochenergiephysik bezeichnet – ein Hinweis darauf, dass zum Studium der Teilchen hohe Energien benötigt werden.

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