BeLL Katrin Kröger endgültig - Desy

immer im Auge behalten, dass beide Objekte weder Wellen noch Teilchen „sind“, sondern eine der
menschlichen Anschauung nicht zugängliche Natur besitzen.“ 6 Nur durch den Welle-Teilchen-
Dualismus lässt sich z.B. der Umstand erklären, dass in Teilchenbeschleunigern die Energie der
Teilchen erhöht wird, damit sie eine kleinere Wellenlänge erhalten.
1.5. Experimenttypen
Alle Teilchenphysikexperimente beruhen auf dem Prinzip der Streuversuche, auch „scattering
experiments“ genannt.
Das Prinzip: Objekte atomarer Größe werden durch den Beschuss
mit Teilchen hoher Energie (denn Teilchen mit hoher Energie
bringen Streuungsbilder mit hoher Auflösung) untersucht.
Folgendes Modell 7 soll das Prinzip veranschaulichen (siehe Abb. 7 8 ):
Du befindest dich bei dichtem Nebel im Urwald, weißt aber, dass
irgendwo - für dich unerreichbar hoch - ein Sack an einem Baum
aufgehängt ist. Du willst etwas über seine Position und seinen
Inhalt erfahren.
Um zunächst einmal die Position ausfindig zu machen, wirfst du mit
Bällen durch die Luft, bis du irgendwann die Treffer hörst. Du wirfst
weiter in die Richtung, und je häufiger du triffst, desto größer
vermutest du seine Größe.
Vom nebenstehenden Indianer nimmst du dir Pfeil und Bogen und
schießt auf den inzwischen lokalisierten Sack. Du kannst wieder
hören, wann der Pfeil trifft und wann er den Sack wieder verlässt
oder, was seltener passiert, auf etwas Härteres trifft. Du stellst
Vermutungen an und tippst auf einen Sack voller Baumwolle mit
kleinen harten Strukturen.
Jetzt holst du dir ein Maschinengewehr und schießt auf den Sack.
Es scheint keinen Widerstand zu geben, doch plötzlich fallen nach
einem leichten Knall Stücke einer nussartigen Form auf den Boden.
Du kannst sie jetzt mit deinem Geschmackssinn als Nuss identifizieren, du kannst aus den
zerborstenen Stücken abschätzen, wie groß die Nuss ungefähr gewesen sein muss, und du weißt aus
der Anzahl der unten liegenden Nussreste, wie viele sich ungefähr im Sack befinden.
So ähnlich funktioniert es auch in der Teilchenphysik. Ein bekannter Vertreter ist Rutherford mit
seinem Streuexperiment der α-Teilchen an Goldfolie. In der modernen Teilchenphysik wurde z. B. am
Beschleuniger HERA am DESY auf diese Weise mit Elektronen das Innere des Protons abgetastet.
6 zitiert nach Redaktion Schule und Lernen (2007): Schülerduden Physik, S. 492
7 Das hier vorgestellte Modell stammt aus Waloschek (1996): Besuch im Teilchenzoo, S.101 ff.
8 Bildunterschrift zitiert nach Deutsches Elektronen-Synchrotron: Das Supermikroskop HERA, S.52
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Abb. 7: „Je energiereicher die Projektile,
desto mehr verraten sie über den Aufbau
eines Objekts: Aus der Ablenkung der
Bälle kann man auf die Form des Sacks
schließen; die Pfeile lassen die Kugeln in
seinem Inneren erkennen; die
hochenergetischen Geschosse lassen die
Kugeln zerplatzen und offenbaren so
deren eventuell vorhandene innere
Struktur.“