BeLL Katrin Kröger endgültig - Desy

Entstehungsgeschichte
Schon zuvor waren bei Experimenten in der Höhenstrahlung neuartige Teilchen entdeckt wurden, bis
1950 mit der Inbetriebnahme der ersten modernen Teilchenbeschleuniger ständig neue Teilchen
entdeckt wurden. Um 1960 sprachen die Wissenschaftler von einem regelrechten „Teilchenzoo“ mit
über 300 Teilchen mit verschiedensten Eigenschaften, die sich jeder Ordnung entzogen. Anfang der
70er Jahre wurde das Standardmodell entwickelt, welches das Chaos auflöste und nur 12
fundamentale Materieteilchen und drei der vier bekannten Wechselwirkungen zur Erklärung der
experimentellen Ergebnisse benötigte.
Inhalt
Das Standardmodell „beinhaltet neben den Teilchen und den Theorien der Kräfte zwischen den
Teilchen auch die 1905 von Einstein eingeführte spezielle Relativitätstheorie, die im 20. Jahrhundert
entwickelte Quantentheorie wie auch die immer gültigen Grundgesetze der Physik.“ 15 Auch sind
spezielle Naturkonstanten eingegeben. Dies alles bildet die Basis für das Ordnungssystem der
elementaren Teilchen und drei der vier grundlegenden Wechselwirkungen (die Gravitation ist noch
nicht erfasst). Abbildung 14 beinhaltet das Standardmodell, die folgenden Texte erläutern dieses.
Spin, Fermionen und Bosonen
Es gibt verschiedene Muster der Einordnung, beispielsweise nach der Eigenschaft Spin
(Eigendrehimpuls).
Erläuterungen zum Spin 16 : „allgemein der infolge der Drehung eines Körpers um die eigene Achse
auftretende Drehimpuls, im engeren Sinne eine in der Quantentheorie auftretende Größe, die man
als Eigendrehimpuls eines Quantenteilchens (z.B. Atom, Elektron, Atomkern, Elementarteilchen)
interpretieren kann. Diese Interpretation darf aber nicht zu wörtlich gefasst werden, denn ein
punktförmiges Teilchen hat definitionsgemäß kein Trägheitsmoment, kann aber trotzdem einen Spin
besitzen. Auch gibt es Teilchen, die erst nach zwei Spin-„Umdrehungen“ wieder ihren
Ausgangszustand erreichen.“ Dann beträgt der Spin ½, dies gilt z. B. für das Elektron.
Fermionen sind Teilchen, die einen halbzahligen Spin besitzen. Die Materieteilchen sind elementare
Fermionen.
Fermionen können nur paarweise erzeugt und vernichtet werden (Paarerzeugung und
Paarvernichtung).
Bosonen haben einen ganzzahligen Spin. Die Wechselwirkungsteilchen sind elementare Bosonen und
heißen Eichbosonen.
Bosonen können in beliebiger Zahl abgestrahlt und eingefangen werden.
Die elementaren Fermionen bauen die Materie auf, während die elementaren Bosonen zwischen
ihnen ausgetauscht werden.
15 zitiert nach Waloschek (1996): Besuch im Teilchenzoo, S. 41
16 zitiert nach Redaktion Schule und Lernen (2007): Schülerduden Physik, S. 416
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