Auf dieser Seite möchte ich eine Übersicht über die wichtigsten Elementarteilchen geben. Streng genommen sind Elementarteilchen Teilchen, die nicht weiter zerlegbar sind. Natürlich können wir nicht wissen, ob es noch elementarere Teilchen gibt, aus denen die heute bekannten Teilchen aufgebaut sind. Deshalb zählt man noch immer einige Teilchen zu den Elementarteilchen, die mit dem modernen Standardmodell als zusammengesetzte Teilchen beschrieben werden. Atome, die nach Demokrit "die Unteilbaren" genannt werden, sind jedoch nicht unteilbar und gehören nicht zu den Elementarteilchen.
Die verschiedenen Elementarteilchen unterscheiden sich durch charakteristische Quanteneigenschaften, die in einem gesonderten Kapitel beschrieben werden. Einen tabellarischen Überblick über die Elementarteilchen habe ich ebenfalls erstellt.
Die Grundbausteine des Atomkerns sind streng genommen die Quarks. Da Quarks jedoch nie einzeln vorkommen, sondern immer zu zweit oder zu dritt gebunden sind, werden meist die Protonen und Neutronen als Kernbausteine genannt. Diese aus drei Quarks bestehenden Teilchen fasst man unter dem Begriff Baryonen zusammen. Paare aus Quarks und deren Antiteilchen heißen Mesonen.
Das am längsten bekannte Elementarteilchen ist das Elektron. Es wurde schon im 19. Jahrhundert von Thomson entdeckt und zählt zu den Leptonen. Interessanter Weise ist es ebenso elementar, wie die nur mit sehr viel Aufwand beobachtbaren Quarks.
Im Standardmodell der Elementarteilchenphysik werden auch Kräfte durch Teilchen übertragen. Diese Teilchen bezeichnet man als Bosonen. Zur Abgrenzung von den Bosonen bezeichnet man die Quarks und die Leptonen, deren Spin den Wert 1/2 hat, auch als Fermionen.
Kräfte haben in der Teilchenphysik auch die Fähigkeit, Teilchen zu erzeugen und zu vernichten. Die Wirkungen der zwei für die Elementarteilchen wichtigsten Kräfte habe im Kapitel Kernkräfte zusammengetragen. Im Alltag spielen dagegen die Gravitation und die elektrische Kraft die größeren Rollen.
Zu jedem Elementarteilchen gibt es ein Teilchen, das - bis auf die entgegengesetzte Ladung - mit diesem identisch ist. Diese Teilchen heißen Antiteilchen. Auch die Antiteilchen zählen zu den Elementarteilchen. Sie sind ebenso unteilbar, wie ihre Gegenstücke.
Auch wenn das Standardmodell der Elementarteilchen sehr erfolgreich im Beschreiben der beobachteten Welt ist, gibt es noch Fragen, die man mit ihm nicht beantworten kann. So weiß man nicht, warum die Teilchen ihre charakteristische Masse haben. Eine Möglichkeit, wie die Teilchen ihre Masse erhalten wären neue Teichen, die man Higgs-Bosonen nennt. Es sind zur Zeit mehrere Projekte in Arbeit, die speziell nach diesen Teilchen suchen.
Eine weitere offene Frage ist, ob es noch zusätzliche Symmetrien gibt. So wie es zu jedem Teilchen ein dazugehöriges Antiteilchen gibt, könnte man sich vorstellen, dass es zu jedem Fermion ein dazugehöriges Boson und umgekehrt gibt. Die zusätzlichen Teilchen werden als supersymmetrische Teilchen bezeichnet. Symmetrien lassen sich sehr oft in der Natur beobachten, so dass die Annahme supersymmetrischer Teilchen recht naheliegend ist. Die gesuchten Teilchen müssten sehr große Massen haben, da sie sonst längst entdeckt worden wären.
Aus einem anderen Grund sucht man nach schwach wechselwirkenden schweren Teilchen (WIMPs, engl. weakly interacting massive particles). Die Existenz solcher Teilchen könnte erklären, warum es im Universum mehr Masse zu geben scheint, als man mit der sichtbaren Materieverteilung erklären kann (dunkle Materie).
Obwohl es keinen experimentellen Hinweis auf die Existenz der sogenannten Tachyonen gibt, möchte ich auch diese kurz erwähnen.
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Letzte Änderung: 15.06.2003