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Kleiner als ein Atom - welche Teilchen kennt die Physik?

Chemiker haben das Modell des Atoms entwickelt und mit dem Periodensystem der Elemente in ein Ordnungsschema übersetzt. Seitdem versuchen Wissenschaftler die Natur der Teilchen noch besser zu verstehen, die kleiner als Atome sind.

Atome bestehen aus kleineren Teilchen.
Atome bestehen aus kleineren Teilchen.

Atome und andere Teilchen

  • Schon in der Antike haben Philosophen angenommen, dass sich die Materie aus kleinsten, elementaren Teilchen zusammensetzt. Im 19. Jahrhundert hat die Chemie mit der Wiederentdeckung des Atoms die Grundlage für die Quantenphysik des 20. Jahrhunderts gelegt.
  • Das Modell des Atoms beschreibt die Elemente aus einer unterschiedlichen Zusammensetzung weiterer Teilchen, die noch kleiner als das Atom sind. Ein Atom setzt sich demnach aus Elektronen, Protonen und Neutronen zusammen, wobei die Letzteren die Träger der Masse des Atoms sind. 99,9 % der Masse eines Atoms befindet sich im Kern. Träger elektrischer Ladung sind die positiv geladenen Protonen und die negativ geladenen Elektronen, die sich gewissermaßen in einer Hülle bzw. Sphäre um den Atomkern herum bewegen.
  • Im letzten Jahrhundert wurde festgestellt, dass die Protonen ihrerseits aus weiteren, kleineren Teilchen bestehen, die "Quarks" genannt werden, die man in sechs unterschiedliche Typen eingeteilt hat. Eine weitere Entdeckung waren Teilchen, die sich von Elektronen nur durch Ihre Masse unterscheiden. Diese Gruppe wird, einschließlich der Elektronen als Leptonen bezeichnet.

Kleiner als Leptonen

  • Es wird vermutet, das Atome nur etwa 4,6 % der Energiedichte des sichtbaren Universums bilden. Weitere 23 % bestehen vermutlich aus dunkler Materie, der Rest vermutlich aus dunkler Energie.
  • Doch die Suche nach weiteren, noch kleineren Teilchen nicht abgeschlossen. Im Jahr 2012 wurde ein weiteres Elementarteilchen entdeckt, das aus zwei Quarks zusammengesetzt ist. Schweizer Wissenschaftler am Kernforschungszentrum Cern haben es bei der Kollision zweier Protonenstrahlen entdeckt. Des Weiteren ist man dort ebenfalls sicher, das seit Jahrzehnten gesuchte Higgs-Boson gefunden zu haben. Dieses Teilchen soll ein Feld erzeugen, das für die Masse anderer Teilchen sorgt und gilt als letzter Baustein im Standardmodel des Universums.
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