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Die einfachen Fragen sind
am schwierigsten zu beantworten.
Was ist etwas?
Warum passieren Dinge?
Und warum passieren sie so,
wie sie passieren?
Aber mal der Reihe nach.
Woraus bestehst du?
Du bist Materie.
Und Materie besteht aus Molekülen,
die aus Atomen aufgebaut sind.
Und die bestehen
wiederum aus Elementarteilchen.
Aber aus was bestehen
dann die Elementarteilchen?
*Intro*
Um diese "einfache" Frage zu
beantworten, fangen wir einfach an:
Lasst uns das Universum einmal
komplett ausräumen, alles muss raus.
Materie, Antimaterie,
Strahlung, Partikel - alles!
Jetzt werfen wir mal einen
genaueren Blick auf das Nichts.
Was ist leerer Raum?
Ist es das, was wir Vakuum nennen?
Hier sind keine Atome,
keine Materie - nichts.
Aber ist es wirklich so leer?
Das Nichts liefert
uns die Bausteine für alles.
Leerer Raum
ist quasi vergleichbar
mit einem weiten, stillen Ozean.
Das Wasser ist sehr ruhig,
solange nichts passiert.
Doch eine steife Brise kann
massive Wellen entstehen lassen.
Unser Universum
funktioniert ähnlich:
Es gibt solche Ozeane überall.
Physiker nennen sie Felder.
Das alles mag merkwürdig klingen.
Aber nehmen wir
mal Strahlung als Beispiel.
Regen wir das an, was wir ein
elektromagnetisches Feld nennen,
so entsteht eine kleine Welle.
Das ist das Teilchen,
das wir Photon nennen.
Es ist die Strahlung,
die wir als Licht wahrnehmen.
Doch das ist
nicht nur bei Licht der Fall.
Jedes Teilchen
im Universum entsteht so.
Es gibt Felder
für jedes Materieteilchen,
und alle haben ihre eigenen Regeln.
Neben dem elektromagnetischen
Feld gibt es überall im Universum
z.B. auch ein Elektronenfeld.
Kleine Wellen in
diesem Feld sind Elektronen.
Insgesamt können
die Felder unseres Universums
17 Teilchen hervorbringen, die man
in drei Kategorien einteilen kann:
Die Leptonen,
die Quarks und die Bosonen.
Zu den Leptonen gehören
das Elektron und seine Cousins,
die Myonen und Tauonen.
Jedes hat dazu
ein passendes Neutrino.
Dann gibt es noch Quarks:
Sie bilden die
Basis der Teilchen-Familie.
Quarks treten immer in Gruppen auf.
Sie sind die
fundamentalen Bestandteile
von Protonen und Neutronen,
die wiederum Atomkerne bilden.
Quarks und Leptonen gehören
beide zu den Materieteilchen.
Aus ihnen besteht alles,
was du siehst:
Die Luft, die du atmest,
die Sonne, die dich wärmt,
auch der Computer, der dich
gerade von deinen Pflichten ablenkt.
Aber Dinge existieren
nicht nur einfach, Dinge tun etwas.
Philosophisch betrachtet,
spielen die Eigenschaften von Dingen
genauso eine Rolle,
wie ihre Existenz.
Und hier kommen die Bosonen und die
Felder, die sie erzeugen, ins Spiel.
Während Quarks und Leptonen
aus Materiefeldern entstehen,
entstehen Bosonen aus Kraftfeldern.
Die Gesetze des
Universums nennen wir Kräfte
und bisher wurden vier
grundlegende Kräfte entdeckt:
Schwerkraft, elektromagnetische,
starke-,
und schwache Wechselwirkung.
Diese Kräfte sind
das Regelwerk eines Spiels,
die Teilchen sind die Spielfiguren
und das Universum
ist das Spielbrett.
Die Kräfte sagen den Teilchen,
was sie tun können,
und wie sie es tun können.
Läufer bewegen sich diagonal,
masselose Teilchen bewegen
sich mit Lichtgeschwindigkeit,
Pferde können springen,
Schwerkraft zieht an.
Die Kräfte bestimmen, wie
Teilchen miteinander interagieren.
Sie sind die Regeln,
nach denen sich die Teilchen
zu all den großen Dingen
im Universum zusammenfügen.
Schwerkraft gilt nicht nur
für Umlaufbahnen um die Sonne
oder für Äpfel,
die von Bäumen fallen.
Sie bestimmt,
dass Materie sich anzieht,
was Planeten
und Sterne entstehen lässt.
Elektromagnetismus
gilt nicht nur für Magnete,
die sich anziehen oder abstoßen,
oder für elektrische Ströme
in Glühlampen.
Er herrscht in allen Atombomben,
bildet jedes Molekül.
Zusammen sind Kräfte und Teilchen
so etwas wie ein Spielzeug-Baukasten
unserer Existenz.
Die Bosonen sind
dabei wie Verbindungsstücke
zwischen den Materieteilchen,
mit denen sich die
Teilchen gegenseitig mitteilen,
wie sie sich bewegen sollen.
Jedes Teilchen reagiert
nur auf bestimmte Kräfte,
um mit anderen Teilchen
zu interagieren.
So können Quarks
durch Elektromagnetismus
und starke
Wechselwirkung interagieren.
Elektronen nutzen
keine starke Wechselwirkung,
nur Elektromagnetismus.
Die Quarks tauschen Bosonen
mit starker Wechselwirkung aus
und werden
dadurch aneinander gebunden,
während die
dadurch gebildeten Protonen
elektromagnetische Teilchen
tauschen: Photonen gegen Elektronen.
So sind die Quarks
am Ende im Kern gefangen,
während die Elektronen nur durch
ihre elektrische Anziehungskraft
angefügt werden.
Fertig ist ein Atom.
Das Universum ist
voller fantastischer Phänomene,
wie Leben, Supernova oder Computer.
Dinge,
die äußerlich komplex wirken.
Doch zoomt man weit genug hinein,
erhält man gerade mal 17 Teilchen,
die aus den Feldern entstehen,
die ihnen zugrundeliegen
und ein Spiel mit
nur vier Regeln spielen.
Nach momentanem Stand,
einfach zusammengefasst,
ist es das was "Etwas" ist.
Physiker nennen diese Theorie
das "Standardmodell
der Elementarteilchenphysik".
Du bist am Ende nicht mehr,
als Unruhen auf einem Ozean,
der durch Energie angeregt wird,
bestimmt von Kräften,
die die Gesetze
des Universums definieren.
Untertitel: ARD Text
im Auftrag von Funk 2019
