Die Vermessung des Körpers
mit Höchstgeschwindigkeit durch die Gegend, aber in lauter verschiedene Richtungen – die meisten dieser Bewegungen heben sich gegenseitig auf, doch zusammengezählt ergeben sie eine langsame Bewegung hin zum positiven Pol).
Aus der Batterie kommt aber nicht nur ein Haufen Elektronen, sondern ein elektromagnetisches Feld – der Einflussbereich der elektromagnetischen Energie –, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Wenn Sie einen Schalter drücken, ist es diese unsichtbare Welle (ein Photonenstrom), der die bereits in der Glühbirne befindlichen Elektronen in Bewegung versetzt – sie müssen (zum Glück) nicht erst die gesamte Länge des Kabels durchlaufen.
Tatsächlich ist der Elektromagnetismus an allen Interaktionen zwischen Licht und Materie beteiligt, also nicht nur, wenn wir etwas berühren oder ein elektrisches Gerät anschalten. Ohne Elektromagnetismus könnten wir weder etwas sehen noch könnte die Energie von der Sonne, die den Weltraum in Form von Licht durchquert, die Erde erwärmen.
Blick in den Kern
Der Vollständigkeit halber sollten wir rasch einen Blick auf die anderen beiden Kräfte werfen, die neben der Gravitation und dem Elektromagnetismus wirken.
Sie sind wichtig für Ihre Existenz und Ihre Körperfunktionen, aber nicht auf den ersten Blick erkennbar. Die stärkere der beiden ist die etwas fantasielos benannte »starke Kraft«. Diese schlägt sogar den Elektromagnetismus. Das leuchtet ein, denn ohne sie würden sich sämtliche Atome in Ihrem Körper in ihre einzelnen Bestandteile zerlegen.
Im Kern eines Atoms hindert die starke Kraft die positiv geladenen Protonen daran, auseinanderzufliegen. Die elektromagnetische Kraft will, dass sie sich so weit wie möglich voneinander entfernen, doch die starke Kraft überwindet dies und hält den Nukleus als festes Bündel zusammen. Ohne die starke Kraft würde jedes Atom in Ihrem Körper sofort in sämtliche Bestandteile zerbersten.
Würde die starke Kraft, wie die Gravitation und der Elektromagnetismus, nur mit dem inversen Quadrat der Entfernung zurückgehen, wären wir verloren. Jeder Atomkern im Universum würde unweigerlich von allen anderen angezogen werden. Doch die starke Kraft verliert viel, viel schneller an Stärke. Sobald etwas etwa zehn bis 15 Meter von einem Proton oder Neutron entfernt ist, liegt die starke Kraft praktisch bei null. Deshalb gibt es auch keine echten Riesenatome. Alles mit einem Kern, der größer ist als der des Urans, hat Schwierigkeiten, zusammenzubleiben.
Das ist aber noch nicht alles: Die Kraft, die den Kern zusammenhält, ist eigentlich nur eine Art Nebeneffekt der wichtigsten Funktion der starken Kraft, nämlich, die Quarks dort zu halten, wo sie hingehören. Jedes Proton besteht aus drei separaten Quarks, und die starke Kraft hindert sie daran, zu entwischen. Anders als jede andere Kraft wird die starke Kraft innerhalb der Reichweite, in der die Quarks existieren, nicht schwächer, wenn sie sich voneinander entfernen, sondern stärker.
Innerhalb eines Protons oder Neutrons bewegen sich die Quarks frei, doch wenn sie versuchen, sich voneinander zu trennen, wirkt die starke Kraft sehr schnell ungeheuer stark. Es ist praktisch unmöglich, ein Proton oder ein Neutron in seine Bestandteile aufzuspalten.
Die Nahaufnahmen-Kraft
Im Vergleich dazu ist die vierte Kraft eine Kuriosität. Die »schwache Kraft« ist ungefähr eine Million Mal schwächer als die starke Kraft (sie wird durch Elektromagnetismus überwunden, schlägt die Gravitation aber trotzdem noch um Längen). Bei einer noch geringeren Reichweite als der der starken Kraft erfordert diese schwache Interaktion, dass die Teilchen einen winzigen Bruchteil des Durchmessers eines Protons voneinander entfernt sind. Es handelt sich aber nicht um eine schlichte Anziehung oder Abstoßung zwischen Teilchen.
Vielmehr fungiert die schwache Kraft als Schalter für Quarks, die sie von einem »Flavour« in einen anderen wechseln lässt – mit dem Ergebnis, dass die Kernbestandteile ihren Typus ändern können, wie ein Proton, das bei den Kernfusionsreaktionen eines Sterns zum Neutron wird, oder in nuklearen Zerfallsprozessen wie dem Betazerfall, bei dem hochenergetische Elektronen aus dem Kern ausgestoßen werden.
Die schwache Kraft ist also auf den ersten Blick zwar nicht unbedingt essenziell für Ihre Achterbahnfahrt, doch ohne sie würde die Sonne nicht scheinen, und es gäbe kein Leben auf der Erde. Tatsächlich gäbe es gar keine Erde – weil die
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