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Mit hochenergetischen
kleinsten Teilchen
Eine Reihe der wichtigsten Entdeckungen machten
die Teilchenphysiker in Experimenten, in
denen sie energetische Teilchen auf Materie
schossen und aus der beobachteten Ablenkung
deren innere Struktur ermittelten.
Erstmals wurde dieses Meßverfahren zu Beginn
unseres Jahrhunderts von Rutherford, Geiger
und Marsden angewandt. Ihr bahnbrechendes
Experiment zeigte, daß das Atom im wesentlichen
leer ist. Die gesamte Masse des Atoms
ist in einem winzigen Bruchteil des Gesamtvolumens
konzentriert - im Atomkern. Rutherford
erkannte, daß genauere Informationen über den
Aufbau des Atomkerns nur mit Teilchen höherer
Energie zu erreichen sind. Er leitete damit die
Entwicklung von Teilchenbeschleunigern ein.
Die Riesenmikroskope
der Physiker
Mit einem Lichtmikroskop können Strukturen
untersucht werden, deren Abmessungen von
der Größenordnung der Lichtwellenlänge ist
- einige zehntausendstel Millimeter. Eine derartige
Wellenlänge ist aber zu groß, um kleinere
Objekte beobachten zu können. Hierfür
werden Elektronenmikroskope eingesetzt. Sie
verwenden statt Licht Elektronen, die - wie De
Broglie herausfand - ebenfalls Welleneigenschaften
besitzen. Im Unterschied zum Licht
lassen sich geladene Teilchen wie Elektronen
und Protonen durch elektrische Felder beschleunigen.
Je stärker sie beschleunigt werden, desto
höher ist ihre Energie, um so kürzer wird ihre
Wellenlänge und um so kleinere Strukturen
können abgebildet werden.
Wie werden Teilchen untersucht?
Der HERA-Tunnel
Beschleuniger
bringen Teilchen auf Trab
Nahezu in jedem bundesdeutschen Haushalt
steht ein kleiner Teilchenbeschleuniger - der
Fernseher. Ein Fernseher arbeitet nach den
gleichen Prinzipien wie die riesigen Beschleuniger
der Teilchenphysiker: Geladene Teilchen
werden auf ganz bestimmte Bahnen geführt,
elektrische Felder beschleunigen die Teilchen,
und magnetische Felder ändern die Richtung
ihrer Bahn und bündeln sie.
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