Die Suche nach den kleinsten Bausteinen der Materie beschäftigt die Menschheit seit der Antike. Heute weiss man, dass alle Körper um uns herum, von der Fliege bis zum Hochhaus, aus Molekülen aufgebaut sind, die wiederum aus Atomen bestehen. Dass auch diese nicht unteilbar sind, zeigte sich zu Beginn des 20. Jahrhunderts: In Experimenten fanden Forscher heraus, dass Atome aus einem schweren Atomkern bestehen, um den leichte Elektronen ihre Bahnen ziehen. Der Kern selbst ist aus Protonen und Neutronen zusammengesetzt; die Anzahl der Protonen bestimmt, um welches chemische Element es sich handelt. Bald konnte man so alle Elemente im Periodensystem ordnen.
Doch als nach dem Zweiten Weltkrieg erste grosse Teilchenbeschleuniger in Betrieb gingen, wurde die Ordnung gestört. Man entdeckte neue Teilchen, die nicht ins Bild passten. Schliesslich zeigte sich, dass auch Protonen und Neutronen aus noch kleineren Teilchen bestehen, den Quarks. Vorerst waren drei Sorten von Quarks bekannt – das Up-, das Down- und das Strange-Quark –, etwas später wurden dann drei weitere entdeckt: Im Jahr 1974 gelang es Forschern in Amerika, das Charm-Quark nachzuweisen und drei Jahre darauf das Bottom-Quark. Erst 1994 wurde auch das äusserst schwere Top-Quark erstmals erzeugt.
Die sechs Quarks sind im Standardmodell der Teilchenphysik in drei Familien à je zwei Quarks gruppiert. Zu jeder Familie gehören ausserdem je ein leichtes Elektron-artiges Teilchen und ein Neutrino. Diese Einteilung hatten die beiden Nobelpreisträger Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa 1973 postuliert, um die in Experimenten beobachtete Symmetriebrechung zu erklären (siehe OriginalArtikel in der NZZ). Mit diesem Familien-System lässt sich Ordnung ins Wirrwarr der Teilchenwelt bringen. Unklar ist allerdings, weshalb die Vertreter der ersten Familie viel leichter und stabiler sind als die der zweiten und dritten. Diesem Rätsel will man am neuen Teilchenbeschleuniger LHC in Genf bald auf den Grund gehen.
2008-10-08 | achtphasen | 21:57:42 | 
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