Was ist kleiner als ein Atomkern? Und was kommt danach?

Lupfi · Gast

Meine Frage:
Ich habe mir Gedanken gemacht. Ich habe versucht mir vorstellen, dass ich immer kleiner werde, oder immer näher an etwas heran zoome, meinetwegen.
Ich gehe hinein in die Zellen, in den Zellkern, vorbei an den DNA-Strängen bis hin zu den Atomen. Ich gehe in die Atomhülle, vorbei an den Elektronen, und hinein in den Atomkern, dort vorbei an den Neutronen und Positronen. Und ich werde noch kleiner, bzw. gehe noch tiefer hinein. Was ist da? Und wie verhält sich die Zeit in dieser größer oder die Entfernung zwischen 2 Objekten. Ginge es unendlich weiter? Wie war es im Grunde "kurz vor" dem Urknall? War da alle Materie auf "0"? Sprich eigentlich kann doch Zeit gar nicht existiert haben.

Meine Frage, kann "etwas" (keine Materie?) immer kleiner werden, und dadurch gegen unendlich streben?

Meine Ideen:
Es handelt sich nur im ein Gedankenspiel. Ich kann mir nur vorstellen, dass einfach bei einer bestimmten Größe Schluss ist, bzw. dass nun mehr Energie aufgewandt werden muss, als vorhanden sein kann.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Der Atomkern besteht aus Protonen (nicht Positronen!) und Neutronen. Man weiß heute, dass diese Protonen und Neutronen (sowie weitere Teilchen) aus sogenannten Quarks aufgebaut sind, die wir heute als fundamentale Bestandteile der Materie ansehen. Hinzu gesellen sich Elektronen, Positronen und einige weitere Teilchen, die beim Aufbau der Materie eine etwas andere Rolle spielen. Kräfte zwischen diesen Teilchen werden durch Botenteilchen vermittelt, das bekannteste davon ist das Photon, der Vermittler der elektromagnetischen Kraft.

Schau dir dazu mal die Wikipedia-Seite http://de.wikipedia.org/wiki/Elementarteilchen an, insbs. das Bild http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Overview_of_subatomic_particles_german.svg&filetimestamp=20100303093235
Links stehen dabei Hadronen, die aus den Quarks (die du rechts findest) aufgebaut sind.

Nachdem die rechte Seite doch etwas unübersichtich ist, sucht man nach einem einfacheren Ordnungskriterium oder einer zugrundeliegenden Theorie, die diese Vielfalt an Teilchen erklärt. Man geht davon aus, dass sie nicht weiter zusammengesetzt sondern tatsächlich elementar sind, d.h. aber man benötigt einen anderen Mechanismus, der die Vielfalt erklärt.

Ein möglicher Ansatz ist die sogenannte Stringtheorie, die das Potential dazu hat, sich damit im Detail allerdings auch noch schwer tut ...

pimpmyphysikbuch · Gast

es giebt nichts was kleiner als ein atom ist weil atom heist unteilbar ist also nich mehr teilbar wie eine pampelmuse z.b.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Den Satz

pimpmyphysikbuch · Gast

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Nein, im Deutschforum sind wir hier nicht. Trotzdem fällt mir in letzter Zeit immer wieder auf, wie wenig sich manche Menschen bemühen, hier eine ordentliche Ausdrucksweise zu verwenden.

Sagen wir's mal so. Egal welche physikalische Aussage du hier rüberbringen möchtest: sie wird wenig Gehör finden, solange du deinen Stil nicht änderst.

Lupfi · Gast

Im Grunde hat es mich einfach interessiert, was "nach" dem Atomkern kommt. Die Wikipedia Artikel die TomS gepostet hat, waren sehr interessant dazu, danke dafür!.

Natürlich meinte ich Protonen und nicht Positronen Augenzwinkern

Allerdings denke ich, das Ganze schweift grad ein klein wenig hier vom Thema ab smile

Heißt es, dass es physikalisch nichts kleineres als ein Photon geben kann, oder nimmt man es nur an, weil man noch nicht tiefer gehen konnte?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich würde sagen, zweiteres. Sie sind das grundlegendste, was wir heute beobachten können.

Was wir heute als die fundamentalsten Teilchen ansehen, die wir kennen (Elektronen, Photonen, ... siehe die Liste im Link oben) ist allerdings schon mal so vielversprechend, dass man sie als Elementarteilchen bezeichnet, weil sie die elementarsten Bestandteile von allem sind.

Natürlich ist man immer gerne neugierig und versucht, ob man noch tiefer gehen kann. Zum Beispiel versuchen Theoretiker, diese Vielfalt, diesen Zoo von Elementarteilchen auf etwas noch grundlegenderes zurückzuführen. Zum Beispiel Elementarteilchen als Schwingungen von winzigen Saiten (-> Stringtheorien, ...) oder als Anregungen des Raumes selbst (ich glaube, sowas in der Richtung nennt man Quantenschleifengravitationstheorie).

Sowas ist zwar sehr interessant, aber auch ziemlich kompliziert zu rechnen, und momentan glaube ich meistens noch ziemlich weit außerhalb der Reichweite von Experimenten, die überprüfen könnten, ob diese "noch fundamentaleren" Theorien zutreffen.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

Man kann zwei Wege einschlagen, nämlich zunächst den "herkömmlichen", der versucht, kleiner Bestandteile zu finden. Dazu muss man "genauer" hinschauen, d.h. höhere Energien (z.B. in Beschleunigern) aufwenden, um kleinere Strukturen erkennen zu können. Grob gesprochen ist es aber so, dass je enger man Objekte zusammenbringt, desto größere Energien notwendig sind. D.h. dass extrem kleine Teilchen, die zusammen ein Quark ausmachen, enger zusammengebracht werden müssten, so dass letztlich das resultierende Teilchen wesentlich schwerer wäre (in einem großen Atom sind die typischen Energien im eV Bereich, im kleineren Atomkern im MeV Bereich). Wenn man nun also kleinere Teilchen als Quarks identifizieren möchte, muss man gleichzeitig erklären, wieso die zusammengesetzten Quarks so leicht sind. Da dies so ist, glaubt man tatsächlich, entweder bereits die kleinsten Bausteine der Materie gefunden zu haben - oder man müsste sich einen völlig neuen Mechanismus ausdenken, wie etwas noch kleiner aber dennoch leichter sein könnte.

Der "nicht-herkömmliche" Weg wird z.B. in der Stringtheorie eingeschlagen, derzufolge die elementaren Bestandteile "schwingende Fäden" sind, die je nach Schwingungsmuster unterschiedliche Teilchensorten hervorbringen; Elektronen, Quarks, etc. wären demnach nur verschiedene Schwingungsmuster ein und des selben zugrundeliegedne Objektes, nämlich des Strings.

Eine sehr spekulative Idee ist im Rahmen der bereits genannten Schleifenquantengravitation entstanden, derzufolge die Raumzeit selbst aus elementaren "Schleifen" besteht (hat nichts mit den o.g. Strings zu tun). Diese könnten sich nun umeinander wickeln, wobei aus diesen Verdrillungen die Teilchen selbst entstünden - letztlich also nur aus dem selben "Stoff", aus dem die Raumzeit ist. Diese Idee ist jedoch hochspekulativ und nicht mal innerhalb der Schleifenquantengravitation breit akzeptiert. Die Stringtheorie steht da besser da, was die Erklärung verschiedener Teilchensorten betrifft.

http://de.wikipedia.org/wiki/Stringtheorie
http://de.wikipedia.org/wiki/Schleifenquantengravitation
http://abenteuer-universum.de/bb/viewtopic.php?f=11&t=725

Lupfi · Gast

@TomS: Super Beitrag, danke! Und danke für die Links. Sehr verständlich beschrieben, auch wenn es nur ein sehr grober Überblick über die Theorien ist. Nun schaue ich mir die Stringtheorie nochmal genauer an.
Und nochmal vielen Dank, für deine Mühe.
Falls sich fragen ergeben, weiß ich ja wo ich schreiben kann smile

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18079

immer gerne