3.

Einteilung

Heute sind mehrere hundert Elementarteilchen experimentell bekannt. Sie lassen sich in verschieden große Klassen einteilen. Hadronen und Leptonen sind nach der Kraftwechselwirkung klassifiziert, der sie unterliegen (siehe weiter unten). Die Übertragung dieser Kräfte oder Wechselwirkungen erfolgt über eine weitere Art von Teilchen, die so genannten Boten- oder Austauschteilchen. Beispiele hierfür wären die so genannten Eichbosonen (siehe begleitende Tabelle).

Protonen und Neutronen sind die Grundbestandteile von Atomkernen, die wiederum zusammen mit Elektronen Atome bilden. Photonen stellen die Einheit der elektromagnetischen Strahlung dar, wobei das Spektrum u. a. von den Radiowellen, über das sichtbare Licht bis hin zu den Röntgenstrahlen (siehe Röntgenstrahlung) reicht. Ein freies, also nicht in einem Kern gebundenes Neutron ist nicht stabil, sondern zerfällt in drei Einheiten: in ein Proton, ein Elektron und in ein Antielektronneutrino (siehe Neutrino). Dieser Vorgang lässt sich durch folgende Gleichung wiedergeben:

n→p + e + e

Das freie Neutron hat eine mittlere Lebensdauer von 917 Sekunden. Im Verband mit Protonen ist das Neutron aber stabil, und Atomkerne, wie etwa von Sauerstoff 16 oder von Eisen 56, lassen sich als stabile Kerne aufbauen. Die meisten der bis heute bekannten Elementarteilchen wurden seit 1945 zum Teil in der kosmischen Höhenstrahlung (siehe kosmische Strahlen) entdeckt, zum Teil in Hochenergiebeschleunigern (siehe Teilchenbeschleuniger). Darüber hinaus werden noch viele weitere Teilchen als vorhanden angenommen, die bislang aber noch nicht experimentell nachgewiesen werden konnten (siehe Teilchendetektoren). Das Graviton ist ein Beispiel hierfür, von dem man annimmt, dass es die Gravitationskraft überträgt. Siehe auch Gravitationswellen

Im Jahr 1930 sagte der britische Physiker Paul A. M. Dirac auf rein theoretischen Grundlagen voraus, dass es zu jedem Elementarteilchen genau ein zugehöriges Antiteilchen geben muss (siehe Antimaterie). Im Jahr 1932 fand der amerikanische Physiker Carl D. Anderson das Antiteilchen des Elektrons und nannte es Positron. Das Antiproton konnte 1955 von den amerikanischen Physikern Owen Chamberlain und Emilio Segrè nachgewiesen werden. Inzwischen weiß man, dass Diracs Vorhersage für alle Elementarteilchen gültig ist, wobei es aber auch solche wie das Photon gibt, die selbst ihr eigenes Antiteilchen sind. In der physikalischen Notation ist es üblich, die Symbole für Antiteilchen mit einem Querbalken zu versehen, und man schreibt etwa _e für das Antiteilchen zu v_e.

Weiterhin ist es üblich, Teilchen auch nach dem Betrag ihrer Spins (Eigendrehimpulse) einzuteilen. Diese Einteilung findet Anwendung auf Bosonen und Fermionen, wobei der Spin von Bosonen ein ganzzahliges Vielfaches, der Spin von Fermionen dagegen ein halbzahliges und ungerades Vielfaches einer bestimmten Naturkonstanten beträgt.