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Infografik: Ein neues Bild der Teilchen und Kräfte

Die üblichen Darstellungen der fundamentalen Bausteine der Materie und ihrer Wechselwirkungen sind oft un­vollständig oder irreführend. Wir präsentieren eine von Grund auf andere Herangehensweise.
Quantenfelder (Symbolbild)

Alles, was wir im Universum beobachten, beruht auf einer Hand voll fundamentaler Teilchen, die auf nur wenige verschiedene Arten miteinander wechselwirken. In den 1970er Jahren entwickelten Theoretiker für dieses Geflecht eine Reihe von Gleichungen, die heute das Standardmodell der Teilchenphysik bilden. Diesem fehlen zwar noch einige Puzzleteile: etwaige Bestandteile der mysteriösen Dunklen Materie, Vermittler der Schwerkraft sowie eine Erklärung für die Masse der Neutrinos. Dennoch beschreibt es nahezu alle Phänomene äußerst präzise.

Erstaunlicherweise fehlt für ein Konzept von so grundlegender Bedeutung noch immer eine wirklich befriedigende grafische Veranschaulichung. Einige Ansätze machen es sich zu einfach oder ignorieren wichtige Zusammenhänge, andere wiederum sind zu unübersichtlich. Die gängigste Visualisierung zeigt so etwas wie ein Periodensystem von Teilchen.

Das verrät nichts über die Beziehungen zwischen ihnen. Vielmehr stehen die kräftevermittelnden Teilchen (nämlich das Photon für die elektromagnetische Kraft, die W- und Z-Bosonen für die »schwache« und die Gluonen für die »starke« Kraft) auf der gleichen Ebene wie jene Bestandteile der Materie, an denen die Wechselwirkungen ansetzen (Quarks sowie Elektronen und Neutrinos mit deren schwereren Verwandten). Außerdem bleiben Schlüsseleigenschaften wie die so genannte Farbladung unberücksichtigt …

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Die Supersymmetrie ist am Ende

Die Supersymmetrie galt lange als Hoffnungsträger der Physik – nun steht sie vor dem Aus. In der neuen Ausgabe von »Die Woche« erfahren Sie, warum das Forschungsfeld umstrukturiert wird und welche neuen Wege die Teilchenphysik nun einschlägt.

Spektrum der Wissenschaft – Den Kosmos entschlüsseln – Vom Sonnensystem in die Tiefen des Universums

In dieser Ausgabe berichten wir über ferne Galaxien, das Sterben von Sternen, äußerst energiereiche Gammastrahlenblitze und neue Erkenntnisse zur Dunklen Energie. Weiter informieren wir Sie über Raumfahrtmissionen zu anderen Himmelskörpern, beispielsweise die der NASA-Sonde Europa-Clipper, welche den gleichnamigen Jupitermond auf die Existenz von Ozeanen untersuchen soll. Darüber hinaus: Teleskope der Superlative mit denen der Kosmos auch von der Erde aus, immer genauer beobachtet werden kann.

Sterne und Weltraum – Überlebt – Messier 54 – Relikt einer Kollision mit unserer Galaxis

Ein Amateurastronom hat auf der Basis eigener Beobachtungen und wissenschaftlicher Erkenntnisse den Kugelsternhaufen Messier 54 untersucht, der sich optisch in der Nähe des Milchstraßenzentrums befindet. Er entpuppt sich als fernes extragalaktisches Relikt: Der Haufen ist ein Überbleibsel einer Zwerggalaxie, die mehrfach das Zentrum unserer Galaxis umläuft und dabei zerstört wird. Außerdem berichten wir über die vierjährige Marsmission der NASA-Sonde InSight, die dort unter anderem den Wärmefluss im Boden messen sollte. Weiter werfen wir einen Blick auf Forschungsansätze zur Hawking-Strahlung, nach denen unser Universum schneller als gedacht zerfallen könnte und stellen ein Projekt der Südtiroler Schülergruppe »astrocusanus« vor, die mit einem leistungsstarken Teleskop auf die Suche nach lichtschwachen Kleinkörpern geht.

  • Quelle

Quigg, C.:The double simplex. arXiv:hep-ph/0509037, 2005

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