Angefangen bei den alten Atomisten unter den antiken griechischen Philosophen bis hin zu modernen Teilchenphysikern: Schon immer haben Menschen sich gefragt, woraus die Materie besteht. Ist sie immer weiter teilbar oder gibt es doch letzte, unteilbare Einheiten? Das griechische Wort "atomos" heißt schließlich "unteilbar".

In diesem Video des bei Chicago gelegenen Teilchenforschungslabors Fermilab (hier mit deutschen Untertiteln auf dem YouTube-Kanal von »Spektrum der Wissenschaft«) stellt der dort arbeitende theoretische Teilchenphysiker und Sachbuchautor Don Lincoln vor, wie Theoretiker mit neuen Ideen die Struktur der Materie erklären wollen – kurz und bündig, ohne komplizierte Formeln.

Die heutige Elementarteilchenphysik beruht auf einem so genannten Standardmodell, in dem die bekannten Elementarteilchen in einer klaren Struktur vorliegen. Demzufolge gibt es drei so genannte Generationen von Materieteilchen. Nur die jeweils leichtesten Teilchen einer Generation sind stabil, die beiden schwereren Geschwisterteilchen jedoch nicht: Sie zerfallen in sehr kurzer Zeit wieder in die leichteren. Die beiden Geschwister des Elektrons sind zum Beispiel das Myon und das Tauon; alle drei Teilchen gehören folglich derselben Generation an. Entstehen bei energiereichen Prozessen Myonen und Tauonen, zerfallen sie anschließend schnell wieder in Elektronen. Ganz ähnlich ist es auch bei den Quarks, also den Elementarteilchen, aus denen die Protonen und Neutronen im Atomkern bestehen. Außerdem gilt: Nach der heutigen Theorie sollten all diese Teilchen (und auch die so genannten Neutrinos) nicht weiter teilbar sein – eigentlich.

Warum aber gibt es genau drei Generationen von diesen Teilchen? (Dass es nicht noch mehr sein können, haben Forscher mit Hilfe von indirekten Messungen schon vor einigen Jahren herausgefunden.) Die von Don Lincoln hier präsentierten neuen Ansätze, mit denen diese Frage beantwortet werden soll, sind allesamt noch völlig hypothetisch, worauf er als exakter Wissenschaftler auch hinweist. Eine der möglichen Antworten: Die heute bekannten Elementarteilchen könnten möglicherweise doch nicht elementar sein und stattdessen aus so genannten Preonen bestehen oder auch aus Superstrings. Letztere stellen sich manche Physiker ähnlich wie winzig kleine, vibrierende Saiten einer Geige vor.

Für die Richtigkeit solcher Theorien gibt es bislang allenfalls Indizien. Ähnlich wie man im 19. Jahrhundert aus auffälligen Mustern im Periodensystem schloss, dass die chemischen Elemente möglicherweise doch nicht wirklich elementar sind, so erklärt Lincoln, gilt heute einigen Theoretikern die Generationenstruktur der Elementarteilchen als Hinweis darauf, dass es vielleicht doch Sub-Elementarteilchen geben könnte.

Das könnte manch einem dann zwar doch allzu spekulativ erscheinen. Für diesen Fall hat Lincoln aber ein passendes Einstein-Zitat parat: "Wenn ich wüsste, was ich tue, dann würde man es nicht Forschung nennen."