Die Hintertreppe zum Quantensprung

komisch, und wir brauchen inzwischen eine ganze Palette von ihnen, um die Materie – die Atome und ihre Bausteine – aus ihnen rekonstruieren zu können. Am Anfang war dies noch einfacher, da reichten ganze zwei Sorten aus, um etwa ein Proton zu bauen. Als wir oben erwähnt haben, dass solch ein Kernbaustein aus drei Quarks besteht, fiel unter den Tisch, dass sich in dem Trio zwei Arten unterscheiden lassen, die Physiker als Up- und Down-Quark bezeichnen. Diese Namen haben etwas mit einem besonderen Spin zu tun. Es reicht zu wissen, dass ein Up-Quark u zwei Drittel einer (positiven) Elementarladung und ein Down-Quark d ein Drittel einer (negativen) Elementarladung trägt, was der Kombination uud eine ganze (positive) Ladung verleiht: vier Drittel minus ein Drittel – also genau das, was ein Proton braucht.
    Die Teilchen, aus denen die Welt besteht
Familie 1
Familie 2
Familie 3
Elektron
Muon
Tau
Elektron-Neutrino
Muon-Neutrino
Tau-Neutrino
Up-Quark
Charm-Quark
Top-Quark
Down-Quark
Strange-Quark
Bottom-Quark
     
    Die Tabelle zeigt, was die Physiker inzwischen Standardmodell der Welt nennen. Danach gibt es vier elementare Teilchen, die eine Familie bilden, und zwar neben dem Elektron ein so-genanntes Elektron-Neutrino, das fast unbemerkt den Kos-mos durcheilt, und zwei Quarks, die zu ihrer Unterscheidung Vornamen bekommen haben ( up und down ). Auf energetisch höheren Ebenen finden sich zwei weitere vierköpfi ge Familien, deren Mitglieder namentlich aufgeführt sind und im weiteren Text zu den Quarks erläutert werden. Alle genannten Partikel konnten in aufwendigen Experimenten nachgewiesen werden, was eine bewundernswerte Leistung darstellt. Offenbar ist die Welt im Innersten wohlgeordnet, wobei auffällt, dass die Moderne auf dieselbe Vierzahl kommt wie die Antike. (Die Vierzahl steckt merkwürdigerweise auch in der Erbsubstanz DNA mit ihren vier zentralen Bausteinen (Basen), die wiederum aus vier Atomen bestehen.)
     
    Insgesamt konnte Gell-Mann alle bekannten atomaren Bausteine als Quarkkombination bestimmen, und als raffi nierte Messungen über eine »tief-inelastische Elektron-Nukleon-Streuung« den Nachweis erbrachten, dass es im Inneren von Protonen und Neutronen andere (kleinere) Strukturen ge-ben musste, galt die Existenz von Quarks als experimentell abgesicherter Tatbestand. Der konnte bald allgemeiner durch den Satz formuliert werden, dass sämtliche Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterliegen, aus Quarks zusammengesetzt zu denken sind. Man nennt diese Bausteine der realen Welt Hadronen (nach dem griechischen Wort für »dicht«). Handelt es sich bei den Hadronen um Fermionen, also um Teilchen mit einem halbzahligen Spin, sprechen die Physiker von Baryonen (nach dem griechischen Wort für »schwer«). Diese setzen sich aus drei Quarks zusammen. Handelt es sich bei den Hadronen um Bosonen mit ganzzahligem Spin, sprechen die Physiker von Mesonen (nach dem griechischen Wort für »mittel«). Sie setzen sich aus zwei Quarks zusammen, wobei man eigentlich genauer von einem Quark und einem Antiquark sprechen müsste.
    Niemand sollte sich durch die vielen Namen abschrecken lassen. Es ist eben unvermeidlich, dass viele Kinder viele Namen haben, was aber nicht den Blick auf die Attraktivität des Quarkmodells verstellen sollte. Tatsächlich schaffte Gell-Mann auf diese Weise eine erste Ordnung im anfänglich unübersichtlichen Teilchenzoo. Er fand dabei ein Gebilde, das auch Menschen lockte, die nichts oder wenig mit Physik im Sinn hatten. Gell-Mann bemerkte zudem, dass die zwei (ursprünglichen) Quarks auf acht verschiedene Weisen in Dreiergruppen kombiniert werden konnten, um Hadronen zu bilden. Damit gelang es, genauer gesagt, Mesonen und Baryonen in Form von Oktetten anzuordnen, und der nie um große Worte verlegene Gell-Mann nannte dies den »achtfachen Weg«, wohl wissend, dass er damit einen buddhistischen Begriff benutzte. [6] Tatsächlich löste Gell-Manns Vorschlag, in der Welt der Quarks einen achtfachen Weg einzuführen, eine Welle von Literatur über ein mögliches Tao der Physik und eine tiefe Verbindung zwischen östlicher Weisheit und westlicher Wissenschaft aus.
    Bald jedoch merkten die Physiker, dass sie mit den Kombinationen aus zwei Quarksorten – up und down – nicht auskamen und dringend weitere Arten benötigten, die heute als quark-fl avours – also als Geschmacksrichtungen – unterschieden werden. Wem diese Sprache komisch vorkommt, dem stehen noch weitere