Die Gelehrten der Scheibenwelt

Perioden-Intervalle ebenfalls. Das jedenfalls behauptete Joseph (J. J.) Thompson 1904. Die moderne Quantentheorie ist komplizierter, sie enthält weitaus mehr als drei grundlegende ›Elementarteilchen‹, und die Berechnungen sind viel schwieriger, doch im Grunde folgt aus ihnen so ziemlich dasselbe. Wie meistens in der Wissenschaft ist aus einer ursprünglich einfachen Geschichte eine kompliziertere geworden, während sie weiterentwickelt wurde und sich für die meisten Leute rapide dem Magischen Ereignishorizont näherte.
    Doch selbst die vereinfachte Geschichte erklärt eine Menge Dinge, die sonst verwirrend wären. Zum Beispiel: Wenn das Atomgewicht die Anzahl der Protonen plus Neutronen ist, wieso ist das Atomgewicht dann nicht immer eine ganze Zahl? Was ist beispielsweise mit dem Chlor und seinem Atomgewicht 35,453? Wie sich herausstellt, gibt es zwei verschiedene Sorten von Chlor. Eine Sorte hat 17 Protonen und 18 Neutronen (und natürlich 17 Elektronen), macht ein Atomgewicht von 35. Die andere Sorte hat 17 Protonen und 20 Neutronen (und abermals 17 Elektronen) – zwei zusätzliche Neutronen, die das Atomgewicht auf 37 erhöhen. In der Natur vorkommendes Chlor ist ein Gemisch dieser beiden Isotope, wie sie genannt werden, annähernd im Verhältnis 3 zu 1. Die beiden Isotope sind chemisch (fast) nicht zu unterscheiden, da sie dieselbe Anzahl und Anordnung von Elektronen haben, und danach geht es in der Chemie; aber sie haben eine unterschiedliche Atomphysik.
    Wer kein Physiker ist, kann leicht verstehen, warum die Zauberer der Unsichtbaren Universität der Ansicht waren, das Universum sei in zu großer Eile aus offensichtlich minderwertigen Bestandteilen hergestellt worden …
    Woher kommen alle diese 112 Elemente? Hat es sie schon immer gegeben, oder sind sie zusammengesetzt worden, während sich das Universum entwickelte?
    In unserem Weltall scheint es fünf verschiedene Möglichkeiten zu geben, Elemente herzustellen:
    • Man beginne ein Universum mit einem Urknall, so daß man einen hochenergetischen (›heißen‹) Ozean von Elementarteilchen erhält. Man warte, bis es sich abgekühlt hat (oder benutze wenn möglich ein früher angefertigtes …). Neben gewöhnlicher Materie erhält man wahrscheinlich eine Menge exotischer Objekte wie winzige Schwarze Löcher und magnetische Monopole, doch die werden ziemlich schnell verschwinden, und es bleibt nur gewöhnliche Materie übrig – größtenteils. In einem sehr heißen Universum sind die elektromagnetischen Kräfte zu schwach, um dem Auseinanderreißen Widerstand zu leisten; doch sobald das Universum kühl genug ist, können sich infolge der elektromagnetischen Anziehung Elementarteilchen zusammenschließen. Das einzige Element, das auf diese Weise unmittelbar entsteht, ist Wasserstoff – ein Elektron, an ein Proton gebunden. Aber man erhält eine ungeheure Menge davon: In unserem Weltall ist Wasserstoff das bei weitem häufigste Element, und das meiste davon ist durch den Urknall entstanden.
    Protonen und Elektronen können sich auch zusammenschließen, um Deuterium (ein Elektron, ein Proton, ein Neutron) oder Tritium (ein Elektron, ein Proton, zwei Neutronen) zu bilden, doch diese sind radioaktiv, was bedeutet, daß sie Neutronen ausspucken und wieder zu Wasserstoff werden. Ein weitaus stabileres Produkt ist Helium (zwei Elektronen, zwei Protonen, zwei Neutronen), und Helium ist das zweithäufigste Element im Universum.
    • Man bringe die Gravitation ins Spiel. Jetzt ballen sich Wasserstoff und Helium zusammen, um Sterne zu bilden – die ›Schmelzöfen‹ der Zauberer. Im Mittelpunkt von Sternen ist der Druck extrem hoch. Das bringt neue Kernreaktionen ins Spiel, und man erhält Kernfusion, bei der Atome derart zusammengepreßt werden, daß sie zu neuen, größeren Atomen verschmelzen. Auf diese Weise sind viele andere wohlbekannte Elemente entstanden, von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und den weniger bekannten Lithium, Beryllium und so weiter bis hinauf zum Eisen. Viele von diesen Elementen kommen in Lebewesen vor, wobei Kohlenstoff das wichtigste Element ist. Aus Gründen, die mit seiner einzigartigen Elektronenstruktur zusammenhängen, ist Kohlenstoff das einzige Atom, das sich mit seinesgleichen verbinden und große, komplexe Moleküle bilden kann, ohne die unsere Art von Leben unmöglich wäre.* [ * Silizium könnte das auch fertigbringen, aber nicht annähernd so leicht. Wenn man andere exotische Lebensformen haben möchte, muß man