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

Physik: Was ist ein Teilchen?

Zur grundlegenden Natur der kleinsten Bausteine der Welt gibt es zahlreiche Hypothesen: Sie könnten punktartige Objekte sein, schwingende Felder - oder Einblicke in eine mathematische Ordnung des Kosmos ­gewähren. Theoretiker ringen heute intensiver als je zuvor um das sinnvollste Konzept.
Ultraleichte Teilchen, Axion

Alle Erscheinungen im Universum lassen sich auf Teilchen und die Wechselwirkungen zwischen ihnen zurückführen. Angesichts dessen ist die Frage naheliegend, was genau Teilchen eigentlich sind.

Die einfachste Antwort erweist sich schnell als unbefriedigend. Nämlich, dass Elektronen, Photonen, Quarks und die übrigen fundamental genannten Objekte keine Substruktur oder räumliche Ausdehnung mehr besitzen. Mary Gaillard von der University of California in Berkeley, die in den 1970er Jahren die Massen zweier Arten von Quarks vorhersagte, fasst die Perspektive heute so zusammen: »Wir stellen uns Teilchen im Wesentlichen als punktförmige Objekte vor.« Und doch haben sie unterschiedliche Eigenschaften wie Ladung und Masse. Wie soll ein dimensionsloser Punkt etwas wiegen? Der Theoretiker Xiao-Gang Wen vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge bekräftigt: »Zu behaupten, Teilchen seien fundamental, ist nur eine andere Art, zu sagen: ›Fragen Sie bitte nicht weiter, ich weiß keine Antwort!‹«

Die Eigenarten jedes physikalischen Objekts hängen von dessen Beschaffenheit ab, also letztendlich von seinen kleinsten Bestandteilen. Deren Charakter wiederum lässt sich nur noch mit Zahlen und Gleichungen beschreiben. Somit spannen die Teilchen zwischen der gewohnten Wirklichkeit und der abstrakten Mathematik gewisser­maßen eine Brücke – die auf einem unsicheren Fundament ruht …

Kennen Sie schon …

Spektrum der Wissenschaft – Quantencomputer

Supraleitende Schaltkreise, neutrale Atome oder Ionenfallen – es gibt viele verschiedene Ansätze, Qubits zu realisieren. Welche Technologie am Ende im Quantencomputer stecken wird, ist noch offen. Wir geben einen Überblick über die sechs aktuellen Favoriten. Außerdem im Heft: In Island planen Wissenschaftler, im Bereich der Krafla zu einem Reservoir mit flüssigem Gestein vorzudringen. So wollen sie erstmals Magma direkt erforschen – und geothermische Energie erschließen. Wir stellen außerdem die ersten überraschenden Ergebnisse von Gesteinsproben des Asteroiden Bennu vor, die aus zu den Anfängen des Sonnensystems stammen. Die ältesten Höhlenmalereien finden sich auf Indonesien. Fachleute suchen nach den Ursachen, warum diese seit Ihrer Entdeckung plötzlich verfallen.

Spektrum - Die Woche – Putzig, aber unerwünscht

Waschbären haben sich in Europa rasant verbreitet – die einen finden sie niedlich, andere sind nur noch genervt, weil die Tiere den Müll plündern oder in den Dachboden einziehen. Dazu kommen Risiken für Gesundheit und Natur. Wie stark schaden sie der heimischen Tierwelt und uns Menschen?

Spektrum - Die Woche – Der Erreger, der den »goldenen Tod« bringt

Das Feuerbakterium wütet in Italien. Es hat unzählige Olivenbäume auf dem Gewissen und macht nun auch Mandeln, Kaffee und Eichen zu schaffen. Wirtschaft und Kultur haben bereits großen Schaden genommen. Experten suchen nach Mitteln, um das Bakterium zu stoppen.

  • Quellen

Van Raamsdonk, M.: Building up spacetime with quantum entanglement. General Relativity and Gravitation 42, 2010

Wigner, E.: On unitary representations of the inhomogeneous Lorentz group. Annals of Mathematics 40, 1939

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.