Big Bang 2, Schulbuch

66 9 Die Bausteine unserer Welt besteht aus negativ geladenen Elektronen, der Kern aus positiven Protonen und ungeladenen Neutronen. Elektronen sind sehr leicht. Fast die gesamt Atom­ masse befindet sich im Kern. Vereinfachte Darstellung des Atomaufbaus B 9.5 Hatte Demokrit nun also Recht oder nicht ( A1 )? Im Prinzip lag er richtig! Wenn man immer weiter teilt, trifft man irgendwann einmal auf etwas Unteilbares . Dieses Unteilbare ist aber aus heutiger Sicht nicht das Atom, sondern es sind Elektronen und Quarks ( 1  Info: Die wirklich Unteilbaren ). Es ist zwar gut zu wissen, dass Protonen und Neutronen noch weiter zu unter­ teilen sind, wir werden im Folgenden aber die Ein­ teilung in B 9.5 verwenden, weil sie für unsere Zwecke übersichtlicher und praktischer ist. Die wirklich Unteilbaren Das Atom besteht aus Elektronen, Protonen und Neutronen. Elektronen lassen sich nicht mehr weiter unterteilen . Protonen und Neutronen bestehen jedoch noch einmal aus je drei Quarks ( B 9.6 ). Nach dem heutigen Stand des Wissens sind also die unteilbaren Teilchen Elektronen und Quarks . a) Ein ganzes Atom b) Protonen und Neutronen im Kern c) Jedes Kernteilchen besteht aus drei sogenannten Quarks. Diese sind tatsächlich nicht mehr teilbar. B 9.6 Die Darstellung der Atome ist eine knifflige Sache. Meistens werden die Elektronen wie Planeten ge- zeichnet, die um den Kern kreisen ( B 9.3 b ). Dieses Bild ist aber falsch! Die Elektronen kreisen nicht! Obwohl sie Teilchen sind, sind sie im Atom wie eine negativ geladene Wolke um den ganzen Kern herum „ver­ schmiert“ ( A2; B 9.3 c ). Sie sind überall und nirgends zugleich! Das ist durch den Farbverlauf in B 9.5 und B 9.6 angedeutet. Anders gesagt: Die Elektronen sind nicht in der Hülle, sie sind die Hülle! Das ist sehr schwer oder gar nicht vorzustellen ( 1  Info: Eine hoffnungslose Schweinerei ). Deshalb wird meistens die eigentlich falsche „Planeten-Darstellung“ be­ vorzugt, etwa von der Internationalen Atomenergie-Organisation ( A3 ). Eine hoffnungslose Schweinerei Stell dir vor, du könn- test durch die Wand gehen oder mit dem Snowboard gleichzei- tig links und rechts an einem Baum vor- beifahren ( B 9.7 ). Im Alltag unmöglich! Kleine Teilchen wie Atome und deren Be- standteile nennt man Quanten. Und diese können das machen, was dir nicht möglich ist. Sie können zum Beispiel gleichzeitig zwei verschiedene Wege nehmen oder auch durch Wände flutschen. Oder sie können wie die Elektronen in der Atomhülle Teilchen sein und trotzdem gleichzeitig eine Art negative Ladungswolke. Nicht einmal die schlauesten Physiker können sich das bildlich vorstellen . Der Physik-Nobelpreisträger Max Born schrieb daher einmal scherzhaft an Albert Einstein : „Diese Quanten sind doch eine hoffnungslose Schweinerei!“ Wie klein sind Atome ? Auch das sprengt dein Vorstel- lungsvermögen! Sie haben einen Durchmesser von nur rund 1/10.000.000mm! Du musst also zehn Millionen Atome hintereinander legen, damit du auf einen schlappen Millimeter kommst ( B 9.8 ). Natürlich könntest du eine solche Atomschlange mit freiem Auge gar nicht sehen. Wenn Physikern langweilig ist, dann schreiben sie hin und wieder auch mal mit Atomen ( B 9.9 ; siehe auch B 1.2 , S. 5 ). B 9.7 B 9.8 Das japanische Zeichen für „Atom“ mit Atomen geschrieben: Es ist bloß einige Millionstel Millimeter breit und nur unter einem Super- mikroskop zu sehen. B 9.9 Nur zu Prüfzweck n – Eigentum des Verlags öbv