Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

ihm auch bei winzigen Teilchen nichtorganischer Materie solche Bewegungen auffielen. Viele Gelehrte zogen daraus den Schluß, daß auch die kleinsten Teilchen anorganischer Stoffe in Wirklichkeit belebt seien; eine andere Erklärung fanden sie nicht dafür.
    Wenn allerdings in der Natur kleinste Teilchen existierten, dann beobachtete man vielleicht einfach die Bewegungen solcher Partikel, die gar nichts mit einer angenommenen „Vitalität“ zu tun haben mußten. Statt dessen könnten die ungeordneten Tänze der Teilchen unter dem Mikroskop von gegenseitigen Stößen herrühren, die ihrerseits Ausdruck von hineingesteckter Energie waren. Tatsächlich wurde die Entdeckung der Brownschen Bewegung zum Auslöser einer glänzenden Bestätigung der kinetischen Theorie der Wärme. Danach ist Wärme die Bewegung von Teilchen. Je höher die Temperatur eines Gases oder einer Flüssigkeit, um so größer die Bewegungsenergie der Gas- oder Flüssigkeitsmoleküle und um so heftiger auch das von Brown beobachtete Zittern und Wimmeln der Teilchen.
    Allerdings blieb es einstweilen noch eine Glaubenssache, ob man in der Brownschen Bewegung einen Hinweis auf die Existenz kleinster Bausteine der Materie erblicken wollte oder nicht.
     
     
Von der Winzigkeit der Atome
     
    Immerhin - wenn es Atome tatsächlich geben sollte, dann konnte man sich nun auch eine ungefähre Vorstellung von ihren Dimensionen machen. Wie war das möglich, wie konnte man die Größe von etwas angeben, von dem man nicht einmal wußte, ob es überhaupt existiert?
    Auch diese Geschichte ist spannend: Wenn sich zwei chemische Stoffe in einer Reaktion miteinander verbinden, entsteht eine Menge des neuen Stoffs, die in einem ganz bestimmten Verhältnis zu den Volumina der Ausgangsstoffe steht. Diese keineswegs selbstverständliche Tatsache hatte der französisehe Physiker und Chemiker Joseph Louis Gay-Lussac zu Beginn des 19. Jahrhunderts entdeckt. So verbinden sich z.B. ein Liter Wasserstoff und ein Liter Chlorgas zu zwei Litern Chlorwasserstoff. Die Gewichtsmengen verhalten sich natürlich ganz anders: Aus einem Gramm Wasserstoff und 35,5 Gramm Chlorgas werden 36,5 Gramm Chlorwasserstoff. Verblüffend wird es, wenn man z. B. Sauerstoff und Wasserstoff miteinander reagieren läßt: Ein Liter Sauerstoff und ein Liter Wasserstoff ergeben nämlich einen Liter Wasserdampf, aber einen Rest von einem halben Liter Sauerstoff. Lassen wir jedoch zwei Liter Wasserstoff mit einem Liter Sauerstoff reagieren, verbinden sich die Stoffe restlos zu Wasserdampf - und zwar zu zwei Litern! Aus drei Litern Wasserstoff und einem Liter Stickstoff entstehen zwei (!) Liter Ammoniakgas. Bringt man die Ausgangsstoffe und das Endprodukt auf die Waage, ist man beruhigt: Die Massen stimmen - es ist nichts verlorengegangen.
    Die scheinbare Paradoxie dieser Proportionen wurde im Jahre 1811 durch den italienischen Physiker Lorenzo Avogadro aufgelöst. Seine Entdeckung besagt, daß sich in gleichen Volumina von Gasen unter sonst gleichen Bedingungen (Druck und Temperatur) gleichviele Moleküle befinden. Die (ganzen) Zahlenverhältnisse z. B. bei Wasserstoff und Sauerstoff bildeten zugleich einen Hinweis darauf, daß die Moleküle dieser Elemente aus jeweils zwei Atomen bestehen. Die kinetische Theorie der Wärme besagt bekanntlich, daß die Bewegungsenergie der Teilchen die Temperatur eines Gases und seinen Druck bestimmen. Die Teilchen fliegen hin und her, stoßen mit anderen Teilchen zusammen und übertragen dabei ihre Bewegungsenergie, so daß es bei Gasen unterschiedlicher Temperatur zum Ausgleich kommt. Aus Experimenten konnte man nun herausfinden, welche Strecke ein Teilchen zurücklegt, ehe es mit einem anderen zusammenstößt. Das war der Weg zur Ermittlung der Anzahl der Teilchen in einem Liter! Der Forscher, der die von Avogadro behauptete konstante Teilchenzahl je Volumeneinheit zum ersten Mal bestimmte, war der österreichische Physiker Johann Joseph Loschmidt.
    Wir schreiben inzwischen das Jahr 1865. Die heute sogenannte Loschmidt-Zahl beträgt
    26 870 000 000 000 000 000 000
    Teilchen pro Liter. Mit dem bekannten Gewicht eines Liters Wasserstoff findet man nun unschwer auch das Gewicht eines Wasserstoffmoleküls und -atoms. Es bietet sich an, anhand dieser Zahlen auch konkret über die Größe der Teilchen nachzudenken. Eine leicht nachvollziehbare Überlegung führt zu einem überraschenden Ergebnis: „Man verdünne einen Tropfen Öl mit Benzin (1 : 2000) und gebe von dieser