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HauptthemenTeilchen
Die Physik kennt keine kontinuierliche, d. h. beliebig oft teilbare Materie. Stattdessen setzen sich alle Stoffe aus Teilchen zusammen. Die sind so klein, dass die "gekörnte Struktur" im Alltag nicht unmittelbar bemerkbar ist. Wegen der Quantentheorie besteht auch Licht aus Teilchen.
Folgende Teilchen gehören zum Allgemeinwissen. Man begegnet ihnen in der Literatur sehr häufig.
| Teilchen | Abk. | Ruhemasse | Durchmesser | Ladung | Beschreibung |
|---|---|---|---|---|---|
| Proton | p | 1,007 u | 1,7 fm | +1 | Bestandteil von Atomkernen |
| Neutron | n | 1,009 u | 1,7 fm | 0 | |
| Elektron | e | 0,0005 u | < 0,1 am | −1 | Bestandteil von Atomen (in der Hülle um den Kern) |
| Photon | γ | 0 u | 0 fm | 0 | Quanten der elektromagnetischen Strahlung ("Lichtteilchen") |
Bei radioaktiven Zerfällen kommen einige weitere Teilchen vor:
| Teilchen | Abk. | Ruhemasse | Durchmesser | Ladung | Beschreibung |
|---|---|---|---|---|---|
| Alphateilchen | α | 4,002 u | ca. 4,4 fm | +2 |
= Heliumkern (He2+) = 2p + 2n |
| Neutrinos (verschiedene Arten) | 
| < 0,02 u | 0 fm | 0 | kaum Wechselwirkung mit Materie |
| Positron | e+ | 0,0005 u | < 0,1 am | +1 | bis auf die Ladung gleich wie Elektron |
Beim Auftreffen der kosmischen Strahlung auf die Erdatmosphäre entstehen folgende instabile Teilchen:
| Teilchen | Abk. | Ruhemasse | Durchmesser | Ladung | Beschreibung | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Myon | µ− | 0,11 u | 0 fm | −1 | wie Elektron, nur schwerer | ||||
| Pionen | π | 0,16–| 1,3 fm
| −1, 0 oder +1
| gehören zur großen Familie der Mesonen
| Kaonen
| K
| 0,53 u
| 1,2 fm
| |
Die folgenden Teilchenarten muss eigentlich nur ein Kernphysiker kennen, da sie außerhalb seines Fachgebiets kaum eine Rolle spielen. Sie werden in Teilchenbeschleunigern beobachtet.
- Antiteilchen – Wenn ein Teilchen mit seinem Antiteilchen in Kontakt kommt, zerstrahlen beide in einen Gammablitz (Photonen). Das oben erwähnte Positron ist das Antiteilchen zum Elektron. Es gibt auch Antiproton, Antineutron etc. Teilchen und Antiteilchen sind immer genau entgegengesetzt geladen.
- Quarks – Diese sind die Bausteine, aus denen Protonen, Neutronen und die zahlreichen Arten von Mesonen zusammengesetzt sind. Quarks kommen nie einzeln vor.
- Austauschteilchen – Zu diesen gehört das Photon, welches in der Quantentheorie die elektromagnetische Kraft überträgt. Analog gibt es Teilchen für die starke und die schwache Kernkraft sowie vermutlich für die Schwerkraft.
- Tauon – Noch schwerere "Variante" des Elektrons
Innerer Aufbau der Teilchen
Teilchen, deren Durchmesser mit 0 oder mit einer oberen Schranke angegeben ist, sind nach heutigem Verständnis "unteilbar" und werden "Elementarteilchen" genannt. Ich bin mit diesen Bezeichnungen vorsichtig, weil sie prinzipiell unbeweisbar sind. In der Vergangenheit galten zuerst die Atome und dann die Protonen und Neutronen als "elementar", bis entdeckt wurde, dass sie aus kleineren Teilchen aufgebaut sind.
Schreibweise
Die Abkürzungen der Teilchen werden immer in aufrechter Schrift geschrieben, z. B. in Reaktionsgleichungen analog wie in der Chemie:
p + 16O → 3p + n + 3He + 10Be
Die Abkürzungen können auch wie eine Maßeinheit verwendet werden, z. B. 60 n/cm2s für eine Neutronenflussdichte von 60 Neutronen pro Quadratzentimeter und Sekunde. Evtl. wird das Leerzeichen zwischen Zahl und Abkürzung weggelassen (was bei "richtigen" Maßeinheiten nicht erlaubt ist).
Größere Teilchen
Auch Atome und Moleküle werden als Teilchen bezeichnet; noch größere Gebilde eher als Partikel (z. B. Nanopartikel).
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Siehe auch
- Welle-
Teilchen- – Teilchen sind keine kleinen Billardkugeln, sondern zeigen unter gewissen Umständen Eigenschaften von Wellen.Dualismus