Kleinste Bauteile der Materie "materiell"?

paddy33 · Anmeldungsdatum: 29.08.2015 Beiträge: 1

Ich habe als Physik-Laie (kein Physikstudium) folgende Frage:

Sind die kleinsten Bauteile der Materie materiell?
Mit materiell meine ich: Quasi Staubkörner, nur so klein, dass sie empirisch nicht zugänglich sind. Oder fehlen diesen Bauteilen Eigenschaften wie Masse, so dass der vergleich mit einem unendlich verkleinerten Staubkorn hakt und ein falsches Bild zeichnet (d. h. sie sind rein mathematische Entitäten, auf deren Existenz experimentell _indirekt_ geschlossen wird)?
Ich dank euch im Voraus. Bitte verzeiht die unter Umständen naive Formulierung meiner Frage.

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8762

1. Es gibt sowohl fundamentale Teilchen (d.h. Teilchen bei denen wir keine Unterstruktur kennen) die eine Masse haben (z.B. Elektronen, Myonen, Quarks,Higgs,...), als auch welche die keine Masse haben (z.B. Photonen, Gluonen,...).

2. Wir sagen oft, dass fundamentale Teilchen wie z.B. das Elektron "punktförmig" sind. Was heisst das? Es heisst, dass sich Elektronen z.B. bei Streuprozessen in gewisser Weise verhalten wie es klassische Punktladungen tun würden (also Ladungen mit Radius so klein, dass er nicht aufgelöst werden kann). Bei Protonen ist dies z.B. nicht der Fall, ab gewissen Energien kann man Abweichungen von diesem "klassischen" Verhalten sehen, daher wissen wir, dass Protonen eine Unterstruktur haben (nämlich die Quarks).

3. In der mathematischen Beschreibung ist das "punktförmig" aus zwei jedoch ein wenig mit Vorsicht zu geniessen. In der QUantenfeldtheorie (womit wir diese Teilchen beschreiben) ist es nicht so, dass man irgendwo eine punktförmige Ladung einführen würde um das Elektron zu beschreiben. Die Beschreibung ist um einiges abstrakter und für ihr Verständnis ist das "punktförmig" ziemlich irrelevant. Mehr noch: in der Beschreibung findest sich nichts, dass sich einfach so als "punktförmig" ansehen lässt, ausser in dem Sinne wie es in (2) beschrieben ist.

4. Nachdem ich nun (1)-(3) gesagt habe: Als Vorstellungshilfe ist das Bild von unendlich kleinen Punktteilchen gar nicht so schlecht. Man sollte sich nur klarmachen, dass diese Analogie an ihre Grenzen stossen kann (z.B. beim Doppelspaltversuch).

Ich hoffe, das hilft Dir ein wenig weiter.