(Cern)
Die Geschichte des Teilchenzoos
Schon früh stellten sich die Menschen die Frage, woraus eigentlich die Welt besteht. Die Suche nach dem kleinsten, unteilbaren Teilchen dauerte aber Jahrhunderte und ist noch nicht zu Ende.
| 500 v. Chr. | Atom Der griechische Naturphilosoph Demokrit postuliert schon 500 v. Chr., dass die Welt aus kleinsten, unteilbaren Teilchen bestehe. Die Idee setzt sich nicht durch. Stattdessen wird die Welt nach Aristoteles in vier Urstoffe (Wasser, Feuer, Luft und Erde) aufgeteilt. |
| 19. Jhdt. | Atom - wiederentdeckt In seinen Experimenten kommt der englische Forscher John Dalton zum Schluss, dass Dinge (bspw. Wasser) aus chemischen Elementen bestehen (Wasser- und Sauerstoff). Diese Elemente sind die kleinsten Teilchen (Atome), aus denen die Welt besteht. |
| 1897 | Elektron Auch das Atom ist aus kleineren Teilen zusammengesetz: Dem englischen Physiker Joseph Johnson gelingt der Nachweis des Elektrons, dessen Existenz schon 50 Jahre zuvor postuliert worden ist. Johnson entwickelt ein erstes Modell vom Aufbau eines Atoms: das «Rosinenkuchen-Modell» (orig. «Plum pudding modell»). Demnach besteht das Atom aus einer positiv geladenen Masse, im Innern dieser Masse befinden sich die negativen Elektronen. |
| 1911 | Atomkern Ernest Rutherford, ein Neuseeländer, der in England arbeitet, widerlegt Johnsons Atommodell. Seine Experimente zeigen, dass Atome einen Kern besitzen. |
| 1919 - 1932 | Proton & Neutron Rutherford entdeckt 1919, dass der Atomkern aus Protonen, positiv geladenen Teilchen, besteht. Seinem Schüler James Chadwick gelingt 13 Jahre später der Nachweis des Neutrons, dessen Existenz Rutherford schon vorausgesagt hat. Neutronen besitzen Masse, aber keine Ladung. |
| 1932 - 1964 | Lepton, Meson und Baryon Verschiedenen Forschern auf der ganzen Welt gelingt der Nachweis von weiteren Teilchen, die deutlich machen, dass auch Protonen und Neutronen nicht die unteilbaren Elementarteilchen sind. Die Physiker teilen die neu gefundenen Teilchen ein in Leptonen als sehr leichte Teilchen (bspw. das Elektron), in Mesonen als mittelschwere Teilchen und Baryonen (bspw. Protonen) als schwere Teilchen. Leptonen sind echte Elementarteilchen. Bei Mesonen und Baryonen geht die Aufteilung noch tiefer. |
| 1964 | Quark
Mit der Vielfalt der Elementarteilchen drängt sich die Frage nach einem neuen Ordnungsmodell immer mehr auf. Der entscheidende Vorschlag kommt vom amerikanischen Physiker Murray Gell-Mann. Einerseits gelingt ihm die Einordnung der damals bekannten Mesonen und Baryonen im so genannten Achtfachen Weg. Nur wenige Jahre später führt Murray Gell-Mann (und unabhängig von ihm ein weiterer Physiker) das Quark als echtes Elementarteilchen ein, aus dem die Mesonen und Baryonen bestehen. Gell-Mann geht dabei von drei Quarks aus. |
| 1974 - 1995 | Noch mehr Quarks Störend an Gell-Manns drei Quarks ist lange die Tatsache, dass bereits vier Leptonen bekannt sind, 1975 kommen zwei weitere dazu. Aus Analogie hätten die Physiker deshalb gerne auch sechs Quarks gehabt. Es dauert zwar bis 1995, aber dann ist der Teilchenzoo komplett mit der Entdeckung des sechsten Quarks am Fermilab in Chicago. |
| - 1984 | Bosonen Mit den Teilchen des Standardmodells – also den Leptonen und Quarks – geben sich die Physiker nicht zufrieden. Es braucht noch Teilchen, die einfach gesagt alles zusammenhalten. Die Physik spricht von der Wechselwirkung zwischen den Elementarteilchen. Das sind die Bosonen, die man heute in vier Klassen einteilt.
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| ? | Higgs-Boson Heute hat die Physik den Teilchenzoo fast so weit aufgeschlüsselt, dass man wieder Heureka rufen könnte. Aber ein Teilchen fehlt noch: Das Higgs-Boson. Schon vor über 40 Jahren bringt der britische Physiker Peter Higgs dieses heute nach ihm benannte Boson ins Spiel. Das Higgs-Boson verleiht anderen Elementarteilchen ihre Masse. Damit wäre der grosse Widerspruch gelöst, dass Elementarteilchen in der Theorie keine Masse besitzen dürfen, Experimente aber klar das Gegenteil bewiesen haben. Gelingt im Cern der Nachweis des Higgs-Bosons ist nicht nur der nächste Nobelpreis fällig. Es wäre damit auch der Nachweis erbracht, dass das gegenwärtige Standardmodell über den Aufbau der Welt und des Universums stimmt – oder zumindest sehr nahe dran ist. |
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