Teilchen

Teilchen ist in der Physik ein Begriff für Objekte, deren räumliche Ausdehnung im Vergleich zu relevanten Skalen vernachlässigbar klein ist. Allgemein unterscheidet man fundamentale Teilchen, deren innerer Aufbau nach aktuellem Wissen nicht weiter zerlegt ist, von zusammengesetzten Teilchen wie Atomen oder Hadronen.

Im Standardmodell der Teilchenphysik gehören zu den fundamentalen Teilchen die Fermionen (Quarks und Leptonen) sowie die bosonischen Vermittlerteilchen (Photonen, Gluonen, W- und Z-Bosonen) und das Higgs-Boson. Quarks bilden zusammengesetzte Teilchen wie Protonen und Neutronen (Hadronen); Leptonen treten als Elektronen, Myonen, Tau-Leptonen und deren Neutrinos auf. Bosonen vermitteln die fundamentalen Kräfte: Photonen elektromagnetische Kraft, Gluonen die starke Wechselwirkung, W- und Z-Bosonen die schwache Wechselwirkung; das Higgs-Boson steht im Zusammenhang mit dem Massetransfer der Teilchen.

Teilchen besitzen Eigenschaften wie Masse, elektrische Ladung, Spin und Lebensdauer. Die Quantenmechanik beschreibt sie durch Wahrscheinlichkeiten, Wellen-Teilchen-Dualität und Zustände mit bestimmten Energie- und Impulswerten. Antiteilchen existieren zu vielen Teilchen; bei Kollisionen und Zerfällen kann Energie in andere Teilchen umgewandelt werden.

Experimentell werden Teilchen durch Beschleuniger und Detektoren untersucht, wobei Kollisionen neue Teilchen erzeugen und deren Zerfallsprodukte sichtbar machen. Die Forschung zielt darauf ab, das Standardmodell zu präzisieren, Parameter zu vermessen und Hinweise auf Physik jenseits des Modells zu finden.