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Was ist das kleinste Teilchen?

Die alten Griechen hatten einen Namen für das kleinste Teilchen:das „Atom“, was „nicht schneidbar“ bedeutet. Aber seit Ernest Rutherford vor etwa einem Jahrhundert das Atom in Experimenten an der Universität Cambridge berühmt gespalten hat, ist klar, dass der Name eine falsche Bezeichnung ist. Er fand heraus, dass Atome einen zentralen Kern enthalten, der etwa 10.000 Mal kleiner ist als das Atom selbst.

In den frühen 1960er Jahren fanden Forscher, die Elektronen auf Atome feuerten, Hinweise darauf, dass sogar die Protonen und Neutronen, aus denen Atomkerne bestehen, eine Art Struktur – heute bekannt als Quarks – in sich eingeschlossen enthalten. In den letzten Jahren haben Experimente am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider nahegelegt, dass Quarks selbst mindestens 10.000 Mal kleiner als Protonen und Neutronen sein könnten.

Aber es gibt ein subatomares Teilchen, das noch viel kleiner ist, und nicht einmal der leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger hat auch nur annähernd seine Größe erreicht:das Elektron.

In Lehrbüchern der Physik wird manchmal der sogenannte „klassische Radius des Elektrons“ erwähnt, der mit rund drei Millionen Milliardstel Meter dem eines Protons ähnelt. Aber das kommt von einer Theorie, die annimmt, dass das Elektron nur eine Kugel aus elektromagnetischer Energie ist, was nicht wirklich stimmt.

Ein verlässlicherer Einblick in seine wahre Größe ergibt sich aus der Quantentheorie, die die Größe subatomarer Teilchen mit ihrem Drehimpuls („Spin“) und ihren magnetischen Eigenschaften verknüpft. Im Fall des Elektrons deuten Messungen dieser Eigenschaften darauf hin, dass das Elektron sogar mindestens 1.000-mal kleiner ist als Quarks.

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