Was hält die Materie zusammen?
Zum Tun und Merken
Foto: CERN
Die elektromagnetische Kraft ist für die spiralförmige Bewegung dieser Teilchen verantwortlich. Klicken Sie auf das Bild oben, um eine Aktivität zur elektromagnetischen Kraft zu sehen.
Wenn alles, vom Menschen bis zum Planeten, aus winzigen subatomaren Teilchen besteht, warum fallen sie dann nicht auseinander und zerfallen in Teilchenhaufen? Was hält all dieses Zeug zusammen?
Teilchen „kleben“ zusammen, indem sie auf komplexe Weise miteinander wechselwirken. Genauer gesagt, üben sie aufeinander Kräfte aus, die wir Kräfte nennen.
Was ist eine Kraft? Nehmen wir dieses Beispiel. Sie haben vielleicht schon von der Schwerkraft gehört. Die Schwerkraft ist die Kraft, die alle Objekte mit Masse aufeinander ausüben und die Objekte näher zueinander ziehen. Sie bewirkt, dass ein in die Luft geworfener Ball auf die Erde fällt und dass die Planeten die Sonne umkreisen.
Auch die winzigen Teilchen, aus denen die Materie besteht, wie Atome und subatomare Teilchen, üben Kräfte aufeinander aus. Bei diesen Kräften handelt es sich nicht um die Schwerkraft, sondern um besondere Kräfte, die nur diese Teilchen nutzen.
Es gibt mehrere Arten von Kräften, die Teilchen aufeinander ausüben können. Diese Kräfte können dazu führen, dass ein Teilchen ein anderes Teilchen anzieht, abstößt oder sogar zerstört. Zum Beispiel bindet eine Art subatomarer Kraft, die starke Kraft, Quarks zusammen, um Protonen, Neutronen und andere Teilchen zu bilden.
Kampfschiffe
Diese Kampfschiffe veranschaulichen, wie Kraftträgerteilchen funktionieren. Zwei Schiffe tauschen Kanonenfeuer aus und stoßen sich gegenseitig ab, wenn sie getroffen werden. Die Schiffe „passieren“ hier Kanonenkugeln, die eine abstoßende Kraft übertragen. Ähnlich können subatomare Teilchen an Kraftträgerteilchen vorbeiziehen und sich gegenseitig abstoßen.
Wie genau übt also ein Teilchen eine Kraft auf ein anderes Teilchen aus? Das ist keine magische Sache. Vielmehr geht es bei einer Kraft darum, dass ein Teilchen etwas an das andere Teilchen weitergibt. Dieses „Etwas“ ist eigentlich eine andere Art von Teilchen, ein sogenanntes Kraftträgerteilchen. Im Beispiel der starken Kraft geben Quarks Teilchen weiter, die Gluonen genannt werden und dafür sorgen, dass sie zusammenhalten.
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