Bausteine des Universums

Auf der Suche nach dem Unteilbaren

Thema

Von alters her ist die Frage nach dem innersten Aufbau der uns umgebenden Materie ein Motor für die wissenschaftliche Entwicklung – sowohl im Bereich der Theorie als auch im Experiment. Besonderer Ehrgeiz richtet sich auf die Suche nach den unteilbaren Elementarbausteinen aus denen die Materie aufgebaut ist. Diese Suche nach dem Unteilbaren, d.h. das Vordringen auf immer kleinere Längenskalen, ist der Leitfaden des Vortrages.

Wir beginnen mit einer kurzen Zusammenfassung der wichtigsten historischen Schritte und wenden uns dann der mikroskopischen Welt aus der Sicht der modernen Quantentheorie zu. Nach Zwischenstopps auf den Ebenen der Atome und der Atomkernen dringen wir weiter in die Welt der Kernbausteine – der Protonen und Neutronen – vor. Sie sind Mitglieder einer weit größeren Klasse von Elementarteilchen, den sog. Hadronen. Dies führt uns auf das Standardmodell, das es ermöglicht, den reichhaltigen Zoo aus hunderten von Elementarteilchen auf Basis eines einfachen Baukastens zu konstruieren, der aus Quarks und Gluonen und einer Reihe von Regeln für deren Zusammenbau besteht. Wir lernen dabei einige zentrale Konzepte moderner physikalischer Theorien kennen; die Stichworte Freiheitsgrade, Quantenzahlen und Erhaltungssätze spielen hierbei ein große Rolle.

Das Standardmodell ist aus heutiger Sicht wohl nicht die ultimative Antwort auf die Frage nach den elementarsten Bausteinen der Materie. Stringtheorien bieten eine der Möglichenkeiten, die vielen Annahmen und ungeklärten Fragen des Standardmodells auf fundamentalerer Ebene zu beantworten. Noch ist die Suche nach dem Unteilbaren nicht beendet…