Nicht nur Goethes Faust, sondern Myriaden an Wissenschaftlern wollen seit dem Altertum wissen, was die Welt im Innersten zusammenhält. Lange Zeit galten Atome mitsamt ihren positiven und negativen Ladungen als kleinste uns bekannte Teilchen. Doch es gibt noch viel kleinere. Der Physiker Reinhold Rückl hat in einem spannenden Vortrag in der Fach- und Berufsoberschule die Erkenntnis der Forschungen bezüglich der heute kleinsten Teilchen unserer Materie aufgelistet. Am Ende ihrer Reise ist die Wissenschaft mit diesen Erkenntnissen aber noch lange nicht.
Stand der Wissenschaft
„Das ist der Stand unseres Wissens im Jahr 2018“, sagte der Würzburger Professor vor einem großen Publikum in der Aula der Schule. Schon im letzten Jahr hatte der Physiker einen interessanten Vortrag gehalten, der nun seine Fortsetzung mit dem Blick auf die innerste Struktur der Materie fand. Längst ist die Physik, die Mathematik, die Quantenphysik und letztlich auch die Kosmologie nicht am Ende ihrer Forschungen. Es geht noch kleiner, noch weiter, noch schneller. Dass Erkenntnisse heute rein theoretischen Charakter haben, weil sie nur mathematisch, nicht aber über Versuche bewiesen werden können, sei hierbei grundlegend vorausgesetzt.
„Die Verständnisse für die Annahmen in der Physik liegen weit weg vom Alltag“, ist sich Rückl durchaus bewusst.
Im Foyer der FOS/BOS war er zuvor zu seinem zweiten Vortrag von Schulleiter Ralf Kaminski begrüßt worden. Rund 100 Jahre ist das bis heute eingängige Modell eines Atoms alt. Damals war ein positiv geladener Atomkern nebst negativ geladenen Elektronen auf Umlaufbahnen rund um den Kern der Stand der Dinge in der Teilchenphysik. Doch im Laufe der letzten Jahrzehnte hat die Forschung weltweit jene Atomkerne in Protonen und Neutronen getrennt und auch die Umlaufbahnen der Elektronen neu ausgerichtet. Hierbei sind, vor allem durch den Teilchenbeschleuniger LHC am CERN nahe Genf umfassend neue Modelle entstanden, die heute in der Quantenphysik viel genauer und detailschärfer beschrieben und auch nachgewiesen werden können. „Es gibt viel mehr Teilchen, wie man heute weiß“, sagte Rückl. „Manche Wissenschaftler sprechen sogar von einem richtigen Teilchenzoo.“
Jedem Teilchen sein Anti
Heute weiß man, dass Protonen in den Atomkernen aus Quarks zusammengesetzt sind. Und wo ein Teilchen in der Physik auftaucht, muss es auch ein Anti-Teilchen geben. Also Quark plus Anti-Quark. Davon gibt es sechs verschiedene. Ebenso wie Leptonen und Anti-Leptonen. Auch sechs. Um deren Miteinander zu verstehen, benötigt die Wissenschaft zusätzlich vier Kraftteilchen nebst der Erkenntnis, dass Quarks praktisch keine Masse haben, sondern nur durch die (Gluon-) Energie zusammenhalten und so gemeinsam eine Masse bilden. Klar so weit?
Für Laien gut verständlich
„Damit können wir jetzt die Materie aufbauen“, stellt Reinhold Rückl vereinfachend fest, und der Zuhörer in der FOS/BOS sah sich nach knapp zwei Stunden unterhaltsamen wie auch für Laien verständlichen Physikvortrags am Rande seiner Aufnahmefähigkeit. Doch weit gefehlt: Der Professor überraschte mit einer weiteren, aber ernüchternden Erkenntnis: Lediglich fünf Prozent des in allen Universen bekannten Materials können mithilfe von Atomen, Quarks, Leptonen und Co. beschrieben werden. Der weitaus größere Teil des Materials besteht aus beinahe gänzlich unerforschter Dunkler Energie und Kalter Materie.
Es gibt also noch viel zu tun in der Physik. Vielleicht sollten wir doch den Dr. Faust noch einmal bemühen und zur Erkenntnis kommen, dass der Mensch eigentlich gar nichts wissen kann.
