Elementarteilchen

Übersicht über die Elementarteilchen

Nach heutigem Verständnis ist alle Materie aus denselben, wenigen Grundbausteinen aufgebaut - den Elementarteilchen. Diese Elementarteilchen gehorchen einer gewissen Systematik (siehe nebenstehende Abbildung): zunächst unterscheidet man zwischen den Leptonen und den Quarks. Letztere sind die Bestandteile von Protonen und Neutronen, die selbst keine echten Elementarteilchen sind, sondern aus jeweils drei Quarks bestehen. Quarks und Leptonen treten jeweils in Paaren auf - so gibt es z.B. das Paar von up- und down-Quarks (u,d), denen das Paar von Elektron (e) und Neutrino (νe) gegenübergestellt ist, die beide zu den Leptonen zählen. Diese vier Teilchen stellen die Grundbausteine der uns bekannten Materie dar. Neben dieser ersten Generation von Teilchen gibt es aber auch eine zweite, und sogar eine dritte. Die drei Generationen oder auch Familien ähneln einander in sämtlichen Eigenschaften sehr - bis auf ihre Masse, die mit jeder Generation größer wird (Die Massen der Neutrinos wurden allerdings noch nicht bestimmt). Diese Massenunterschiede sind auch der Grund, warum unsere Alltagswelt nur aus Teilchen der 1. Generation besteht: so wie auch schwere Atomkerne dazu neigen, radioaktiv zu leichteren Elementen zu zerfallen, zerfallen auch die schwereren Teilchen der 2. und 3. Generation in Teilchen der 1. Generation. Im Unterschied zum üblichen radioaktiven Zerfall, der mitunter sehr langsam vor sich geht, findet der Zerfall dieser Elementarteilchen aber innerhalb von Millionstel bis zu unvorstellbaren Milliardstel von Milliardstel Sekunden statt.

Wie man nach oben Gesagtem ausrechnen kann, gibt es auf diese Weise 2Lepton/Quark x 2Paare x 3Generation = 12 Elementarteilchen, wen man den Farb-Freiheitsgrad der Quark außer Acht läßt. Diese Zahl verdoppelt sich noch einmal, da es zu jedem Teilchen (eventuell mit Ausnahme der Neutrinos) auch ein Antiteilchen gibt. Solche Antiteilchen haben dieselbe Masse wie Teilchen, allerdings die entgegengesetzte Ladung. Insgesamt gibt es so 24 Materieteilchen. Aus diesen elementaren "Legosteinen" kann man sämtliche bisher bekannte Materie und die in der kosmischen Strahlung enthaltenen Teilchen zusammensetzen.