Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Teilchenphysik: Der Klebstoff der Welt

Gluonen halten Atomkerne zusammen und erzeugen einige der fundamentalen Eigenschaften der Materie. Dabei ist vieles an diesen Teilchen rätselhaft, denn sie sind in Experimenten kaum fassbar.
Gluonen quer

Anfang des 20. Jahrhunderts zeigten Physiker, dass Atome ihren Namen zu Unrecht tragen. Die nach dem griechischen Wort für "unteilbar" bezeichneten Objekte ließen sich in noch kleinere Materiebausteine spalten: Elektronen sowie Protonen und Neutronen. Später stellte sich heraus, dass die beiden Letzteren ihrerseits aus weiteren Teilchen bestehen, den Quarks. So genannte Gluonen – angelehnt an den englischen Begriff für Klebstoff – binden diese Quarks aneinander. Beide Teilchenarten sind nach heutigem Wissen nicht weiter spaltbar.

Laut Experimenten, die einen Blick in das Innere von Protonen und Neutronen erlauben, bestehen die Kernteilchen (Nukleonen) aus je drei Quarks, zwischen denen sich eine schwankende Zahl von Gluonen befindet. Hinzu kommen noch Paare aus Quarks und ihren Antiteilchen, die ständig auftauchen und wieder verschwinden.

Und nicht nur in Protonen und Neutronen stecken sie. Große Beschleuniger produzierten im letzten halben Jahrhundert eine Vielzahl von Teilchen aus verschiedensten Kombinationen von Quarks und Antiquarks. Physiker fassen sie alle unter dem Begriff "Hadronen" zusammen. ...

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Highlights am Himmel: Die spektakulärsten Ereignisse des Jahres 2026

In dieser Ausgabe von »Sterne und Weltraum« haben wir wieder die spannendsten Beobachtungshighlights des kommenden Jahres für Sie zusammengestellt. Außerdem: Warum die Entstehung neutronenarmer Kerne im Sonnensystem Rätsel aufgibt und welcher neu entdeckte kernphysikalische Prozess die Lösung sein könnte. Wir zeigen, welche Störeffekte die Jagd nach Exoplaneten erschweren, und werfen einen Blick auf Earendel – den vermeintlich ältesten Stern des Universums, der sich vielleicht doch als Sternhaufen entpuppt. Jubiläum: Die Geschichte der traditionsreichen Sternwarte Sonneberg in Thüringen, die im Dezember 2025 ihr 100-jähriges Bestehen feiert.

Spektrum Kompakt – Teilchenphysik

Die theoretischen Methoden der Teilchenphysik können nicht mehr mit den experimentellen mithalten, obwohl die meisten Gleichungen prinzipiell bekannt sind. Aber viele Fragen sind noch offen: Wie genau sollte das Pfadintegral benutzt werden? Und warum lassen sich Quarks nie einzeln beobachten?

Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

  • Quellen

Braun-Munzinger, P., Stachel, J.:The Quest for the Quark-Gluon Plasma. In: Nature 448, S. 302 – 309, 2007

Gross, D. J., Wilczek, F.:Ultraviolet Behavior of Non-Abelian Gauge Theories. In: Physical Review Letters 30, 1343 – 1346, 1973

Politzer, H. D.:Reliable Perturbative Results for Strong Interactions? In: Physical Review Letters 30, S. 1346 – 1349, 1973

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.