Partikeln

Partikeln (sing. Partikel) ist ein Sammelbegriff, der in der Wissenschaft für sehr kleine Einheiten verwendet wird. In der Physik bezeichnet er oft die kleinsten Bausteine der Materie und der Wechselwirkungen, reicht aber auch auf zusammengesetzte Teilchen wie Atome und Moleküle hinüber. In der Umweltwissenschaft versteht man unter Partikeln häufig luftgetragene Kleinstpartikel, die als Particulate Matter bezeichnet werden und die Luftqualität beeinflussen können.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen fundamentalen (elementaren) Partikeln – wie Leptonen, Quarks, Gauge-Bosonen und dem Higgs-Boson – und zwischen zusammengesetzten Teilchen wie Hadronen (Baryonen und Mesonen), Atomen und Molekülen. Die Zusammenhänge sind durch das Standardmodell der Teilchenphysik beschrieben, das die Wechselwirkungen durch Austauschteilchen erklärt.

Eigenschaften und Wechselwirkungen: Teilchen besitzen Masse, elektrische Ladung und oft Spin. Sie interagieren durch elektromagnetische, starke und schwache Kernkräfte; Gravitation ist ebenfalls eine fundamentale Wechselwirkung, wirkt aber auf Quantenebene vernachlässigbar.

Historisch führten Experimente des frühen 20. Jahrhunderts zur Entdeckung des Elektrons; später die Entdeckung von Protonen, Neutronen, Quarks und Neutrinos; kollektive Fortschritte durch Teilchenbeschleuniger und Detektoren. Der Large Hadron Collider bestätigte 2012 das Higgs-Boson, ein Bestandteil des Standardmodells.

Anwendungen: Grundlagenforschung; Techniken wie Teilchenkollisionen liefern Kenntnisse über Naturgesetze; praktische Anwendungen umfassen medizinische Bildgebung (PET, CT), Strahlentherapie, Materialanalyse und Umweltforschung zur Bestimmung von Luftpartikeln (PM2,5, PM10).