Was ist Partikeltheorie?
Die Partikeltheorie ist eine unglaublich weit verbreitete Theorie der Materie, die im Wesentlichen aus kleinen Partikeln besteht, die sich ständig bewegen. Die Partikeltheorie ist die Domäne der Partikelphysik, die auch als Hochenergiephysik bezeichnet wird, da viele der grundlegendsten Partikel in der Natur nicht vorkommen, sondern durch die Erzeugung extrem energiereicher Wechselwirkungen zwischen Partikeln erzeugt werden können.
Der Vorläufer der modernen Partikeltheorie reicht bis in das antike Griechenland zurück, als Philosophen im 6. Jahrhundert v. Chr. Davon ausgingen, dass es grundlegende Materieteilchen gab. Für Tausende von Jahren danach verschwand die Partikeltheorie jedoch in den meisten Teilen der Welt, und stattdessen entwickelten sich verschiedene andere Theorien. Im 19. Jahrhundert kam es jedoch zu einem Comeback, als ein Wissenschaftler namens John Dalton ein grundlegendes, unteilbares Teilchen vorschlug, aus dem alle Materie bestand. Er nannte dieses Teilchen das Atom, nach dem griechischen Wort, das unteilbar bedeutete.
Ende des 19. Jahrhunderts stellte sich jedoch heraus, dass das Atom tatsächlich nicht unteilbar war und dass es noch kleinere Teilchen gab, aus denen das Atom bestand. Während des 20. Jahrhunderts und bis ins 21. Jahrhundert hinein wurden diese Partikel gespalten und neue energiereiche Partikel entdeckt. Die Entdeckung dieser Teilchen half dabei, die Natur der Teilchenphysik zu verfeinern und zu erweitern, und ein Großteil der heute geleisteten Arbeit hat mit der Erzeugung neuer zu beobachtender Teilchen zu tun. Dies geschieht durch die Erzeugung von Wechselwirkungen mit sehr hoher Energie in Teilchenbeschleunigern, bei denen Teilchen mit unglaublich hoher Geschwindigkeit aufeinander geschossen werden, im Wesentlichen in ihre Bestandteile zerfallen und energiereiche Teilchen freigesetzt werden, die sich schnell auflösen.
Das derzeitige Arbeitsmodell der Partikeltheorie ist als Standardmodell bekannt. Das Standardmodell ist zwar keine echte Einheitstheorie, kommt aber bemerkenswert nahe. Es befasst sich mit drei der vier bekannten Wechselwirkungen: den elektromagnetischen, den starken und den schwachen Kräften. Es geht nicht auf die Gravitationskraft ein und macht sie unvollständig, aber es ermöglicht dennoch ein umfassendes Verständnis der Teilchen und des Universums als Ganzes. Das Modell enthält vierundzwanzig fundamentale Teilchen, aus denen die Materie besteht, und die Messbosonen, die die Kräfte vermitteln. Es sagt auch eine Art von Boson voraus, das Higgs-Boson, welches das einzige noch nicht beobachtete Boson ist, von dem erwartet wird, dass es vom Large Hadron Collider entdeckt wird.
Auf einer grundlegenden Ebene hilft die Partikeltheorie bei der Kategorisierung der drei Hauptzustände der Materie, die wir auf einer täglichen Ebene sehen. Die Partikel werden im Verhältnis zueinander betrachtet und die Menge an Energie, die sie haben, beeinflusst, wie viel sie sich bewegen. In einem Zustand, in dem Partikel stark voneinander angezogen werden und in einem Zustand, in dem sie vibrieren, aber relativ fest bleiben, fest zusammengehalten werden, liegt ein Feststoff vor. Wenn zwischen den Teilchen eine gewisse Anziehungskraft besteht und sie mit einem relativ freien Bewegungsgrad etwas zusammengehalten werden, liegt eine Flüssigkeit vor. Und wenn es zwischen den Teilchen wenig Anziehungskraft gibt und sie sich frei bewegen können, existiert ein Gas.