Schule des Rades

Dago Vlasits

Die Atomstruktur – ein Bild menschlicher Ganzheit

Membrane, Strings und Teilchen

Der Raum, dem alle bekannten Teilchenarten entspringen, umfaßt allerdings mehr als die drei bekannten Dimensionen Länge, Breite und Höhe. Bereits Einstein erwies unseren Raum als vierdimensional, da er auch die Zeit verräumlichte, und mittels dieser vierdimensionalen Geometrie gelang ihm die Beschreibung der Schwerkraft eben nicht als Kraft, sondern als eine geometrische Eigenschaften des Raumes. Die gegenwärtigen umfassendsten Teilchentheorien, die String- und die M-Theorie gehen gar von 10 und von 11 Dimensionen aus. (Laut Ed Witten, dem Schöpfer der M-Theorie, steht das M wahlweise für magical, mysterious oder membrane) Von den elf Dimensionen gelten zehn als räumlich und eine als zeitlich, vier als offenbar und sieben als eingefaltet oder verborgen. Die Ur-Objekte in diesen 11 Dimensionen sind nicht punktartige Teilchen, wie in den konventionellen Quantenfeldtheorien, sondern Membrane, die 0- bis 9-dimenisonal sein können. Durch Krümmen und Zusammenrollen entstehen aus den flächigen Membranen einerseits eindimensionale Strings, deren beiden Enden sich zu einem Kreis zusammenfügen. Andererseits können sich Membrane zu zylinderartigen Räumen zusammenrollen, um welche die kreisförmigen Strings einfach oder mehrfach gewunden sind. Die Topologie dieser zylinderartig gekrümmten Membrane bestimmt dann das Schwingungsverhalten der Strings. Die möglichen Schwingungen und Windungen der Strings aber, die resultierenden Ober- bzw. Untertöne dieser kosmischen Saiten sind dann die in unserer Wirklichkeit erscheinenden Teilchen — die bekannten Quarks, Leptonen und Bosonen. Sie konstituieren das Atom und seine Wechselwirkungen.

A t o m · W e c h s e l w i r k u n g e n

Stringtheorie und M-Theorie sind weder theoretisch vollendet, noch experimentell erwiesen. Da sie die Materie auf der Planckschen Skala beschreiben, also im kleinstmöglichen Bereich — was heißt, daß es sich dabei um extrem hohe, von Menschen bislang nicht darstellbare Energien handelt — ist es vielleicht überhaupt unmöglich jemals einen experimentellen Nachweis zu erbringen.

Uns haben aber vor allem die real erscheinenden (oder erklingenden) Teilchen zu interessieren, die den atomaren Zusammenhang konstituieren. In obiger Grafik sind die Quarks des Kerns, das Elektron der Hülle und das Neutrino der Atomumwandlung dargestellt. Weiters die Bosonen der Schwerkraft, des Elektromagnetismus, der starken und der schwachen Kraft, welche allesamt im Atom wirksam sind.

Sechs Quarks fügen sich zum Proton und zum Neutron des massiven Kerns, das Elektron wirkt in einer der sieben Elektronenschalen, und das Neutrino, das kein fester Bestandteil des Atoms ist, existiert als Anti-Neutrino nur potentiell im Inneren der Kernneutronen. Es repräsentiert die Möglichkeit, jeden Moment die Identität zu ändern. Das Neutron kann in ein Proton, Elektron und Anti-Neutrino zerfallen. Im Neutron sind somit alle drei Atomkomponenten gegeben, das beharrende Proton, das bindende Elektron und das flüchtige Neutrino, bzw. sein Gegenstück aus Anti-Materie.

Auf makroskopischer Ebene sind die Neutrinos eine allgegenwärtige Tatsache, alle atomare Materie, also auch unser Körper wird jede Sekunde von Milliarden Neutrinos, die von den Sonnen stammen, durchquert, wenn wir sie auch nicht spüren, da sie mit der von uns erfahrbaren Materie nur schwach wechselwirken. Das Wirken der Elektronen wiederum begründet das gesamte Gewebe der Lebewesen, die molekulare Evolution geht auf die Bindungen der atomaren Elektronenhülle zurück. Die Schwere des Kerns schließlich begründet die Schwere des Körpers, die ursprünglichste Seinserfahrung der Wesen.

Dago Vlasits
Die Atomstruktur – ein Bild menschlicher Ganzheit · 1998
Studienkreis KRITERION
© 1998- Schule des Rades
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