Aus was besteht die Welt?

All die Masse die existiert hat es schon immer gegeben, das bedeutet wir waren früher ein Teil eines Sterns. Dann wurde diese Energie des Sterns, in unserem Falle die der Sonne, durch Photosynthese umgewandelt und es entstand Leben. Doch aus was besteht die ganze Masse? Hier wird es interessant, denn was die Welt im innersten zusammenhält ist wirklich erstaunlich.

Schon im frühen Griechenland hat man sich diese Frage gestellt. Man ist dabei auf folgende Erkenntnis gekommen: Die Welt besteht aus den sogenannten unteilbaren Teilchen  griechisch"atomos". Darauf gekommen waren der Griechische Philosoph Leukipp und sein Schüler Demokrit ca. 400 v. Chr. 

Der Kern

Wie sich aber im Verlauf der Zeit herausgestellt hat sind die diese Atome keineswegs unteilbar. Man weiß heute, dass ein Atom aus weiteren kleineren Bausteinen besteht. Außerdem hat man herausgefunden, dass ein Atom einen Kern und eine Hülle hat.Im Kern befinden sich Protonen (positiv geladen) und Neutronen (neutral) und in der Umgebung des Kern befinden sich die Elektronen(negativ geladen).Der Kern ist enorm klein, so klein dass man folgenden proportionalen Vergleich anstellen kann: Wenn wir ein Fußballstadion hernehmen würden, wäre der Kern ca. so groß wie ein Reiskorn im Anstoßpunkt. 

Noch ungewöhnlicher wird es wenn man weiß, dass der Kern 99% der Masse des Atoms ausmacht.Die Masse besteht Wiederrum zum größten Teil aus Energie, nämlich aus Bindungsenergie(Energie welche die Teilchen zusammenhält). Deshalb benutzen wir heutzutage auch die Kernspaltung als Energiequelle. Hier wird die freiwerdende Bindungsenergie benutzt um Wasser zu erhitzen welches wiederum eine Turbine antreibt, mithilfe welcher in einem Generator elektrischer Strom erzeugt wird. Das bedeutet, dass alles Masse im Universum war früher einmal Energie.

Schematische Darstellung eines Atoms

Das Elektron

Das bedeutet also Elektronen sind enorm leicht, das liegt daran dass sie zu den wirklichen Elementarteilchen gehören. Sie sind sogenannte Quantenobjekte. In der Quantenwelt herrschen andere Zustände als in unserer Welt. So besitzt ein Elektron Eigenschaften von Teilchen und von Wellen. Je nach Messung sind sie entweder Teilchen oder Welle. Das liegt daran, dass durch eine Messung der Zustand verändert wird. Dies hat man durch den sogenannten "Doppelspaltversuch" herausgefunden. https://de.wikipedia.org/wiki/Doppelspaltexperiment

Dieser Wellencharakter erklärt auch, warum das Elektron nicht in den Kern fällt. Innerhalb des Atoms ist das Elektron als stehende Welle zu betrachten. Diese gibt an wo sich das Elektron mit welcher Wahrscheinlichkeit befindet. In der Mitte und an den beiden Rändern ist sie null und stellt damit eine Schwingung da. 

Will man beispielsweise ein Elektron anschauen, braucht man Licht welches eine kleinere Wellenlänge hat als das Elektron selbst. Problem: Kleine Wellenlänge bedeutet hohe Frequenz und somit hohe Energie. Das hat zur Folge, dass die hohe Energie des Lichtes das Elektron beeinflusst und es somit unscharf wird und wir es somit nie betrachten können. 

Schrödinger Katze

Das Gedankenexperiment von Erwin Schrödinger soll klarmachen, wie sich die Quantenwelt in Beziehung zu unserer Realität verhält. Dabei wird eine Katze in einen abgeschlossenen Raum gestellt, zusammen mit einem Radioaktiven Element, welches nach einer gewissen Wahrscheinlichkeit nach gewisser Zeit zerfällt. Auch mit dabei ein Geigerzähler, welcher merkt wenn das Element zerfallen ist. Tritt dies ein schlägt der Geigerzähler an und löst einen Hammerschlag auf eine Giftampulle aus. Das Gift tritt aus und die Katze stirbt. Wann genau es zerfällt kannmal nicht sagen, das es sich bei radioaktiven Zerfall um einen quantenmechanischen Prozess handelt. Als Beobachter von außen kann man nicht feststellen: Ist die Katze tot oder lebendig? Also muss man annehmen die Katze ist in einem Zwischenzustand. Erst wenn man reinschaut (misst), lässt sich dies feststellen.

Schrödingers Katze tot oder lebendig?