Welt der Naturwissenschaften

Eine Sammlung von Essays als schneller Zugang zu den Naturwissenschaften für Selbstdenker und andere Minderheiten.

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IM TEILCHENZOO: ATOME

Im Sommer 2000 fand sich eine Meldung auf den Wissenschaftsseiten der Medien, wonach im Fermi-Beschleuniger in Chicago ein lang gesuchtes Elementarteilchen, das so genannte "Tau-Neutrino" entdeckt worden ist. Der an der Teilchenphysik interessierte Leser vernimmt so etwas mit mäßigem Interesse und wendet sich bedeutsameren Themen zu. Es ist schwer geworden, den Überblick zu bewahren, da es längst von Neutrinos, Quarks, Mesonen und anderen Teilchen nur so wimmelt. Eine kleine Serie bietet daher eine mehrteilige Rundfahrt durch den "Teilchenzoo". Die Erforschung der kleinsten Teilchen gibt immerhin auch Hinweise zum Ursprung des Universums.

Der griechische Philosoph Demokrit von Abdera (um 460 bis ca. 370 v. Chr.) hatte die von seinem Lehrer Leukipp begründete Lehre vom Atomismus weiterentwickelt. In Demokrits Vorstellung bestehen alle Dinge aus unsichtbar kleinen Materieteilchen (griechisch "atomos" = unteilbar). Die Eigenschaften aller Dinge - egal ob fest, flüssig oder gasförmig - werden vom Zusammenhalt der Materieteilchen bestimmt. Die Entstehung der Welt ist nach Demokrit eine Folge der Bewegung der Atome in Raum und Zeit. Eine brillante und prinzipiell richtige Theorie, die rund zweieinhalb Jahrtausende alt ist.

In der Schule haben wir gelernt, dass die Dinge der Welt aus Molekülen bestehen. Moleküle sind aus Atomen zusammengesetzt. Wassermoleküle bestehen aus 3 Atomen, Proteinmoleküle aus Zigtausenden. Atome bestehen wiederum aus einem elektrisch positiv geladenen Atomkern und einer negativ geladenen Elektronenhülle. Der winzige Atomkern besteht aus elektrisch positiv geladenen Protonen und ungeladenen Neutronen. Von so genannten Quanten, Quarks und Leptonen war im Schulunterricht - wenn überhaupt - eher selten die Rede.

In den Schulbüchern wird die Sache einfach dargestellt: Zerteilt man ein Ding wie Papier, bekommt man kleine Papierschnipsel. Zerteilt man diese mit chemischen Methoden weiter, so erhält man Riesenmoleküle wie Zellulose, und diese kann man noch weiter zerlegen. Als Endprodukte jeder Zerlegung erhält man Elemente wie Wasserstoff-, Sauerstoff- oder Kohlenstoff. Insgesamt gibt es 92 verschiedene natürliche Elemente, wobei jedem Element ein Atom zugeordnet ist. Das kleinste Atom ist Wasserstoff mit der Nummer 1, das schwerste ist Uran mit der Nummer 92. Inzwischen haben die Atomphysiker gelernt, noch schwerere Atome künstlich zu erzeugen, wie etwa Plutonium.

Das war im Wesentlichen der Wissensstand der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. In den letzten Jahrzehnten ist man tiefer in die Materie vorgedrungen.

Das schöpferische Teilchen
Milliarden Elektronenvolt
Das Nichts
Schwarze Körper
Wieder keine Sensation
Quanten
Bild der Wissenschaft

© 2002 Rudolf Öller, Bregenz

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