Inhaltsverzeichnis
Menschliche Evolution
Unsere Realität
Menschenrechte
Die Allgemeine Erklärung der Menschenrechte (A/RES/217, UN-Doc. 217/A-(III)),
auch Deklaration der Menschenrechte oder UN-Menschenrechtscharta oder kurz AEMR,
ist das ausdrückliche Bekenntnis der Vereinten Nationen zu den allgemeinen Grundsätzen der Menschenrechte.
Es wurde am 10. Dezember 1948 von der Generalversammlung der Vereinten Nationen im Palais de Chaillot in Paris genehmigt und verkündet.
„Alle Menschen sind frei
und gleich an Würde und Rechten geboren.“
Der 10. Dezember als Tag der Verkündung wird seit 1948 als Internationaler Tag der Menschenrechte begangen.
Grundlagen
Die Menschenrechtserklärung besteht aus 30 Artikeln.
Diese enthält grundlegende Ansichten über die Rechte, die jedem Menschen zustehen,
„ohne irgendeinen Unterschied, etwa nach Rasse, Hautfarbe, Geschlecht, Sprache, Religion, politischer oder sonstiger Überzeugung, nationaler oder sozialer Herkunft, Vermögen, Geburt oder sonstigem Stand.“
und unabhängig davon, in welchem rechtlichen Verhältnis er zu dem Land steht, in dem er sich aufhält.
Es geht um „Freiheit, Gerechtigkeit und Frieden in der Welt, die Würde und den Wert jeder menschlichen Person und natürlich die Gleichberechtigung von Mann und Frau“.
Der Zusammenhang zwischen allgemeinen Menschenrechten und Umweltschutz besteht in den elementaren „Voraussetzungen wie Nahrung, Wasser, ein stabiles Globalklima, Frieden oder schlicht Leben und Gesundheit“ für die Existenz von Menschen.
Kardaschow Skala
In einem 1964 erschienenen Artikel über die Suche nach extraterrestrischen Zivilisationen, schlug der sowjetische Astrophysiker Nikolai Kardaschow den Einsatz von Radioteleskopen vor. Mit ihnen sollten Signale aus anderen Sonnensystemen empfangen werden, in denen Zivilisationen auf drei verschiedenen Entwicklungsstufen vorkommen könnten:
- Eine Zivilisation vom Typ 1 wäre in der Lage, sämtliche Energiequellen ihres Heimatplaneten zu nutzen.
- Eine Zivilisation vom Typ 2 könnte die gesamte Kraft ihrer Sonne ernten.
- Und eine Zivilisation vom Typ 3 könnte über die Energie ihrer gesamten Galaxie verfügen.
Bisher haben wir, die Menschen, keine anderes Leben gefunden.
Und bisher wurden wir auch von niemanden gefunden.
Vielleicht hat es aber andere Zivilisationen schon gegeben?
Vielleicht haben sie es einfach nicht zum Zivilisationstyp 1 geschafft.
Vielleicht sind sie am Zivilisationsentwicklungsgrad 0,7-0,9 gescheitert.
Und, Achtung:
Genau an diesem Punkt befindet sich die Menschheit auf der Erde im Moment.
Wie im Karadschow-Diagramm zu sehen, befindet sich die Menschheit gerade bei Entwicklungsgrad 0,73.
Im Jahr 1900 lagen wir noch bei etwa 0,58.
Welche Aussage hat dieser Entwicklungsgrad?
Wie viel Energie eine Zivilisation nutzt bzw. nutzen kann, ist doch eigentlich egal?
Eine Typ-1-Zivilisation zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass sie sich die komplette verfügbare Energie des eigenen Planeten zunutze macht (und nebenbei auch alle möglichen Naturereignisse wie Vulkanausbrüche und Erdbeben kontrollieren kann).
Sie zeichnet sich durch eine generelle Globalisierung aus.
Das Internet (das Telefonsystem einer Typ-1-Zivilisation), ablenkende Pop- und Konsum-Elemente, eine Weltsprache, eine Welt-kultur, eine Weltwirtschaft, weltweite sportliche Wettbewerbe (klingt nach Neue Weltordnung).
Das alles sind Anzeichen dafür, dass unsere Typ-0-Zivilisation auf dem abschüssigen Weg zu einer anderen konstruierten Typ-1-Zivilisation ist.
Ein Blick in die Vergangenheit bringt Klarheit!
Zivilisationen vom Typ 0.1 leben in einer Artenvielfalt in wechselnden Gruppen zusammen, häufig vorkommende Konflikte werden durch die Gewalt der Dominanzhierarchie gelöst, die Technik beschränkt sich auf primitive Werkzeuge aus Stein.
Bis zum Typ 0.3 haben sich Stämme gebildet, die hauptsächlich aus einem Verwandtschaftsverhältnis bestehen, also keine Hominiden Gruppen.
Primitive politische Verbände und eine wirtschaftliche Ausrichtung der Arbeitskraft folgen, bis sich in Stufe 0.5 Staaten gebildet haben,
die für die Bevölkerung eines fest umrissenen Gebietes zuständig sind und Handelswirtschaft mit anderen Staaten be-treiben.
Bis zum Zivilisationstyp 1 bedarf es hingegen einer natürlichen Ökonomie, freier Handel und freies Wissen für alle, ohne, dass sich die Staaten und Regierungen einmischen, geprägt von weltweiter Freiheit.
Vielleicht schaffen wir es ja...
Und wenn nicht?
Dann werden irgendwann Vertreter einer außerirdischen Zivilisation, die sich mittlerweile in Typ 2 oder 3 befinden, die Erde besuchen und eine zerstörte Atmosphäre, zerbombte Landschaften und verseuchte Meere vorfinden.
Und sie werden sagen: „Schau her, die haben den Übergang zu Typ 1 nicht geschafft.“
Wenn wir es aber schaffen wollen, werden die nächsten Zivilisationsstufen große Anstrengungen erfordern.
Der Schlüssel dazu: ein weltumspannender freier Handel mit erneuerbaren Energien.
Insbesondere müssen wir zwei Dinge tun:
Die Implosion der Wirtschaft stoppen und den Märkten ermöglichen, wieder frei und fair zu funktionieren;
und den Wechsel unserer primären Energiequellen von nicht-erneuerbaren, fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien zu vollziehen, die uns gestatten werden, auch in Zukunft zu gedeihen.
Gelingen uns diese grundlegenden Veränderungen nicht, werden wir dazu verdammt sein, die endlosen, durch Stammesdenken geprägten, politischen Machenschaften und wirtschaftlichen Konflikte über uns ergehen zu lassen, die die Zivilisation bereits seit Jahrtausenden plagen.
Wir müssen den Wechsel zur Zivilisation 1.0 vollziehen.
Wenn wir aus dieser Vergangenheit in die Zukunft blicken, erkennen wir, dass die Kräfte, die verhindern könnten, dass wir die Zivilisation 1.0 erreichen, in erster Linie politischer und wirtschaftlicher und nicht technischer Natur sind. In nichtdemokratischen Staaten herrscht erheblicher Widerstand gegen die Übergabe der Macht an das Volk - besonders in Theokratien, deren Anführer lieber zu den Häuptlingstümern des Typs 0.4 zurückkehren würden. Die Globalisierung der Wirtschaft erfährt erhebliche Opposition - auch im industrialisierten Westen, wo die Sichtweise der meisten Menschen immer noch von ökonomischem Stammesdenken beherrscht wird.
Die wissenschaftliche Idee, die dieses ganze Spiel verändern kann, ist die Verbindung von Energie und Ökonomie: die Entwicklung erneuerbarer Energien, die günstig und für jeden überall auf dem Planeten zugänglich sind und die jeder mit jedem anderen austauschen darf.
Das wird alles verändern.
Nochmals ausführlicher:
- Typ 0.1:
Wechselnde Gruppen von Hominiden leben in Afrika. Die Technik besteht aus primitiven Steinwerkzeugen.
Konflikte zwischen den einzelnen Gruppen werden durch eine Dominanzhierarchie gelöst und es kommt zwischen den Gruppen häufig zur Anwendung von Gewalt. - Typ 0.2:
Banden von umherziehenden Jägern und Sammlern bilden verwandtschaftliche Verbände mit einem überwiegend horizontalen politischen System und einer egalitären Wirtschaft. - Typ 0.3:
Stämme von Individuen, die durch ihre Verwandtschaft miteinander verbunden sind, aber mit einer stärker ortsgebundenen und landwirtschaftlichen Lebensweise.
Anfänge einer politischen Hierarchie und eine primitive wirtschaftliche Arbeitsteilung. - Typ 0.4:
Häuptlingstümer, bestehend aus einer Koalition von Stämmen, die eine einzige, hierarchische, politische Einheit bilden und von einem dominanten Anführer geleitet werden.
Sie zeigen Anfänge deutlicher wirtschaftlicher Unterschiede und einer Arbeitsteilung, bei der Mitglieder der niederen Schichten Lebensmittel und andere Produkte herstellen, die von nicht produzierenden Mitgliedern der höheren Schichten verbraucht werden. - Typ 0.5:
Der Staat als politische Koalition, die für ein genau definiertes, geografisches Territorium und die entsprechende Bevölkerung zuständig ist.
Dazu eine Handelswirtschaft, die darauf ausgerichtet ist, gegenüber anderen Staaten eine günstige Handelsbilanz im Spiel um Gewinn und Verlust zu erzielen. - Typ 0.6:
Imperien dehnen ihre Kontrolle über Bevölkerungsgruppen aus, die kulturell, ethnisch und geografisch nicht in ihr normales Zuständigkeitsgebiet fallen, mit dem Ziel der wirtschaftlichen Dominanz über rivalisierende Imperien. - Typ 0.7:
Demokratien, welche die Macht zwischen mehreren Einrichtungen aufteilen.
Diese werden von gewählten Vertretern geführt, die von einigen Bürgern gewählt werden.
Es sind die Anfänge einer Marktwirtschaft. - Typ 0.8:
Liberale Demokratien, in denen jeder Bürger eine Stimme hat.
Die Märkte beginnen, durch den freien Handel mit anderen Staaten ein wirtschaftliches Spiel von beiderseitigem Vorteil umzusetzen. - Typ 0.9:
Demokratischer Kapitalismus: Die Verschmelzung liberaler Demokratie mit freien Märkten, die sich nun, dank demokratischer Bewegungen in Entwicklungsländern und ausgedehnten Handelsblöcken wie der Europäischen Union, über den gesamten Erdball erstrecken. - Typ 1.0:
Globalismus mit einer weltübergreifenden, kabellosen Internetanbindung. Alles Wissen ist digitalisiert und für jedermann zugänglich. Eine globale Ökonomie mit freien Märkten, in denen jeder mit jedem Handel treiben kann, ohne die Einmischung von Staaten oder Regierungen. Ein Planet, auf dem alle Staaten Demokratien sind und in denen jeder ein Stimmrecht hat.
Aufgrund unserer damaligen Energieeffizienz schätzte der Astronom Carl Sagan 1973, dass die Erde auf einer Skala von Typ 0 bis Typ 1 eine Zivilisation des Typs 0.7 darstelle (neueren Berechnungen zufolge liegen wir inzwischen bei 0.73).
Da die Kardaschow-Skala logarithmisch ist - jede Erhöhung des Energieverbrauchs erfordert also eine gewaltige Zunahme in der Energieerzeugung.
Das Ziel werden wir mit fossilen Brennstoffen nicht erreichen!
Erneuerbare Energien wie Sonnenenergie, Windenergie und Erdwärme sind ein guter Anfang, und in Verbindung mit Kernenergie
- vielleicht sogar der Kernfusion (statt der heutigen Kernspaltungsanlagen) -
könnten wir damit eines Tages eine Zivilisation 1.0 werden.
Wir sind nahe dran!
Unsere Realität
Woraus besteht alles hier eigentlich?
Was ist Realität?
Dunkle Energie
Als Dunkle Energie wird in der Kosmologie eine hypothetische Form der Energie bezeichnet.
Die Dunkle Energie wurde als eine Verallgemeinerung der kosmologischen Konstanten eingeführt, um die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums zu erklären.
Die physikalische Interpretation der Dunklen Energie ist weitgehend ungeklärt und ihre Existenz ist experimentell nicht nachgewiesen.
Der Begriff wurde 1998 von Michael S. Turner geprägt.
Dunkle Materie
WIMP's und Co - Der Dunklen Materie auf der Spur.
Die Existenz Dunkler Materie , die nicht direkt sichtbar, aber mit „Gravitations-Wechselwirkung“ behaftet ist, wird in der Kosmologie postuliert, weil im Standardmodell der Kosmologie nur so die Bewegung der sichtbaren Materie erklärt werden kann, insbesondere die Geschwindigkeit, mit der sichtbare Sterne das Zentrum ihrer Galaxie umkreisen.
In den Außenbereichen ist diese Geschwindigkeit deutlich höher, als man es allein auf Grund der Gravitation der Sterne, Gas- und Staubwolken erwarten würde.
Indirekt ist die Dunkle Materie durch ihre Gravitationswechselwirkung dennoch beobachtbar, z. B. durch Gravitationslinsen in der Astronomie.
Atome
Das Elektron (an dem Elektrizität 1874 zum ersten Mal beobachtet wurde) ist ein negativ geladenes Elementarteilchen.
Es bildet die Elektronenhülle. Sein Symbol ist e−.
Die gesamte Chemie beruht im Wesentlichen auf den Eigenschaften und Wechselwirkungen dieser gebundenen Elektronen.
In Metallen ist ein Teil der Elektronen frei beweglich und bewirkt die hohe elektrische Leitfähigkeit metallischer Leiter.
Dies ist die Grundlage der Elektrotechnik.
In Halbleitern ist die Zahl der beweglichen Elektronen und damit die elektrische Leitfähigkeit leicht zu beeinflussen, sowohl durch die Herstellung des Materials als auch später durch äußere Einflüsse wie Temperatur, elektrische Spannung, Lichteinfall etc.
Dies ist auch eine Grundlage der Elektronik.
Das Proton ist ein stabiles, elektrisch positiv geladenes Hadron.
In Teilchen- und Kernreaktionen wird es mit dem Formelzeichen p notiert.
Das Proton gehört neben dem Neutron und dem Elektron zu den Bausteinen der Atome, aus denen alltägliche Gegenstände bestehen.
Das Neutron ist ein elektrisch neutrales Teilchen mit dem Formelzeichen n.
Es ist, neben dem Proton, Bestandteil der meisten Atomkerne und somit aller uns vertrauten Materie.
Beide gehören zu den Hadronen und Nukleonen. Neutronen existieren auch ohne Einbindung in einen Atomkern.
In diesem Zustand werden sie als freie Neutronen bezeichnet und sind instabil.
Quarks sind im Standardmodell der Teilchenphysik die elementaren Bestandteile (Elementarteilchen), aus denen Hadronen (z. B. die Atomkern-Bausteine Protonen und Neutronen) bestehen.
Als Hadronen bezeichnet man Teilchen, die der starken Wechselwirkung unterworfen sind.
Die bekanntesten Hadronen sind die Nukleonen (Neutronen und Protonen), die Bestandteil der Atomkerne sind.
Je nach Spin werden die Hadronen in 2 Typen eingeteilt:
Baryonen, sie haben halbzahligen Spin und sind damit Fermionen.
Sie bestehen aus drei Quarks. Beispiele für Baryonen sind Proton und Neutron.
Baryonen sind also Teilchen, die aus jeweils drei Quarks (bzw. Antibaryonen aus jeweils drei Antiquarks) bestehen.
Über diese unterliegen sie der starken Wechselwirkung, d. h. sie gehören zu den Hadronen, zusammen mit den Mesonen, die jeweils aus einem Quark und einem Antiquark zusammengesetzt sind.
Darüber hinaus unterliegen Baryonen der schwachen Wechselwirkung, der Gravitation und, sofern sie geladen sind, auch der elektromagnetischen Kraft.
Mesonen, sie haben ganzzahligen Spin und sind damit Bosonen.
Sie bestehen aus einem Quark und einem Antiquark, dem Antiteilchen eines Quarks. Beispiele für Mesonen sind Pi-Meson und K-Meson.
Mesonen sind instabile subatomare Teilchen.
Aufgebaut aus einem Quark-Antiquark-Paar bilden sie eine der zwei Gruppen von Hadronen.
Von der zweiten Hadronengruppe, den Baryonen, unterscheiden sich Mesonen durch ihren ganzzahligen Spin; sie sind somit Bosonen.
Pionen oder Pi-Mesonen sind die leichtesten Mesonen.
Sie enthalten nach dem Standardmodell der Teilchenphysik zwei Valenzquarks und werden daher heute meist nicht mehr als Elementarteilchen angesehen.
Wie alle Mesonen sind sie Bosonen, haben also ganzzahligen Spin. Ihre Parität ist negativ.
Es gibt ein neutrales Pion und zwei geladene Pionen: und sein Antiteilchen.
Alle drei sind instabil und zerfallen durch schwache oder elektromagnetische Wechselwirkung.
Die vier Arten von Kaonen oder K-Mesonen sind Teilchen aus der Gruppe der Mesonen.
Jedes Kaon enthält ein leichtes u- oder d-Quark und ein mittelschweres Strange-Anti-Quark oder aber jeweils die entsprechenden Antiteilchen.
Das Strange-Quark (bzw. das Strange-Antiquark) macht die Kaonen zu den leichtesten Mesonen mit Strangeness (dt.: Seltsamkeit).
Unter Valenzquarks (oder Konstituentenquarks) versteht man die Quarks, die die wichtigsten Eigenschaften eines Hadrons wie Masse, Impuls, elektrische Ladung und Spin bestimmen.
Beim Proton sind das ein Down- und zwei Up-Quarks.
Nukleonen sind alle Baryonen, die ausschließlich aus den leichten Up- und Down-Quarks zusammengesetzt sind.
Menschliche Evolution
Unsere Realität
Elementarteilchen
Elementarteilchen sind die kleinsten bekannten Bausteine der Materie. Nach dem heutigen durch Experimente gesicherten Wissen, das im Standardmodell der Teilchenphysik zusammengefasst ist, gibt es
- sechs Arten Quarks,
- sechs Arten Leptonen,
- zwölf Arten Austauschteilchen für die Kraftfelder,
mittels derer je zwei der vorstehend genannten Teilchen aufeinander einwirken, - und das Higgs-Boson.
Außerdem wird jede Art Quarks dreifach gezählt, weil jedes Quark eine der drei verschiedenen Farbladungen trägt.
Darüber hinaus werden Quarks und Leptonen doppelt gezählt, weil es zu jeder Art die entsprechende Art Antiteilchen gibt.
Insgesamt gibt es damit 61 Arten von Elementarteilchen.
Materie, Kraftfelder und Strahlungsfelder bestehen aus diesen Teilchen in verschiedenen Zusammensetzungen und Zuständen. Das gilt für jede ihrer bekannten Formen, ausgenommen lediglich das Gravitationsfeld, die Gravitationswellen und die Dunkle Materie, wobei die beiden letztgenannten bisher erst indirekt nachgewiesen wurden.
Eine fundamentale Wechselwirkung ist einer der grundlegend verschiedenen Wege, auf denen sich physikalische Objekte (Körper, Felder, Teilchen, Systeme) gegenseitig beeinflussen können.
Es gibt die vier fundamentalen Wechselwirkungen Gravitation, Elektromagnetismus, schwache Wechselwirkung, starke Wechselwirkung. Sie werden auch als die vier Grundkräfte der Physik bezeichnet.
Einzeln oder in Kombination sind die vier fundamentalen Wechselwirkungen verantwortlich für sämtliche bekannten physikalischen Prozesse, seien es Prozesse zwischen Elementarteilchen oder zwischen Materie und Feldern in makroskopischen Ausmaßen, sei es auf der Erde, in Sternen oder im Weltraum.
Weitere Arten von Wechselwirkungen scheinen zur Beschreibung der Natur nicht erforderlich.
Allerdings ist anzumerken, dass dieses einfache Bild, das etwa um die Mitte des 20. Jahrhunderts herausgearbeitet wurde, nach neueren Entwicklungen zu modifizieren ist:
Zwei der vier Wechselwirkungen (die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung) werden im heutigen Standardmodell der Elementarteilchenphysik aus einer gemeinsamen Grundlage hergeleitet, die den Namen elektroschwache Wechselwirkung trägt.
Daher wird zuweilen von insgesamt nur drei fundamentalen Wechselwirkungen gesprochen.
Andererseits enthält das Standardmodell das neuartige Higgs-Feld, das durch eine besondere Art der Wechselwirkung den zunächst als masselos angesetzten Fermionen, z. B. den Elektronen, ihre Masse verleiht.
Diese Wechselwirkung wird jedoch gewöhnlich nicht als fünfte fundamentale Wechselwirkung bezeichnet.
Die Gravitation, auch Massenanziehung, Schwerkraft oder Gravitationskraft, ist eine der vier Grundkräfte der Physik.
Sie äußert sich in der gegenseitigen Anziehung von Massen. Sie nimmt mit zunehmender Entfernung der Massen ab, besitzt aber unbegrenzte Reichweite.
Anders als elektrische oder magnetische Kräfte lässt sie sich nicht abschirmen.
Auf der Erde bewirkt die Gravitation, dass alle Körper nach unten fallen, sofern sie nicht daran gehindert werden.
Im Sonnensystem bestimmt die Gravitation die Bahnen der Planeten, Monde, Satelliten und Kometen und im Kosmos die Bildung von Sternen und Galaxien sowie dessen Entwicklung im Großen.
Die elektromagnetische Wechselwirkung ist auch eine der vier Grundkräfte der Physik. Wie die Gravitation ist sie im Alltag leicht erfahrbar, daher ist sie seit langem eingehend erforscht und seit über 100 Jahren gut verstanden.
Die elektromagnetische Wechselwirkung ist verantwortlich für die meisten alltäglichen Phänomene wie Licht, Elektrizität und Magnetismus.
Sie bestimmt zusammen mit der Austauschwechselwirkung den Aufbau und die Eigenschaften von Atomen, Molekülen und Festkörpern.
Die schwache Wechselwirkung ist eine weitere Grundkraft der Physik. Im Gegensatz zu den aus dem Alltag bekannten Wechselwirkungen der Gravitation und des Elektromagnetismus wirkt sie jedoch nur auf sehr kleinen Abständen.
Dabei kann sie wie andere Kräfte für Energie- und Impuls-Austausch sorgen, wirkt aber vor allem bei Zerfällen oder Umwandlungen der beteiligten Teilchen, etwa dem Betazerfall bestimmter radioaktiver Atomkerne.
Durch die schwache Wechselwirkung lassen sich keine gebundenen Zustände bilden, was sie von den anderen drei Wechselwirkungen unterscheidet.
Entscheidende Bedeutung hat die schwache Wechselwirkung durch ihre Rolle bei der Fusion von Wasserstoff zu Helium in der Sonne (Proton-Proton-Reaktion), da nur durch sie die Umwandlung von Protonen in Neutronen möglich ist.
So entsteht aus vier Protonen (den Wasserstoffkernen) über mehrere Zwischenschritte der stabile Heliumkern mit zwei Protonen und zwei Neutronen. Aus diesem Prozess bezieht die Sonne ihre Energie.
Aufgrund der geringen Stärke der schwachen Wechselwirkung läuft dieser Prozess so langsam ab, dass die Sonne schon seit vielen Milliarden Jahren stabil leuchtet und es voraussichtlich noch einmal so lange tun wird.
Die starke Wechselwirkung (auch starke Kraft, Gluonenkraft, Farbkraft, aus historischen Gründen Kernkraft oder starke Kernkraft genannt) ist eine der vier Grundkräfte der Physik. Mit ihr wird die Bindung zwischen den Quarks in den Hadronen erklärt.
Vor der Einführung des Quark-Modells wurde als starke Wechselwirkung die Anziehungskraft zwischen den Nukleonen (Protonen und Neutronen) des Atomkerns bezeichnet.
Auch heute noch ist mit der starken Wechselwirkung oft nur diese Restwechselwirkung gemeint.
Unsere Realität
Unsere Materie
Fermionen sind im physikalischen Sinne alle Teilchen, die der Fermi-Dirac-Statistik genügen.
Die Fermi-Dirac-Statistik beschreibt das makroskopische Verhalten eines Systems das aus vielen gleichen Teilchen vom Typ Fermion besteht, und gilt z. B. für die Elektronen, die in Metallen und Halbleitern für die elektrische Leitfähigkeit sorgen.
Die Ausgangspunkte der Fermi-Dirac-Statistik sind:
Keiner der Zustände der einzelnen Teilchen kann mit mehr als einem Teilchen besetzt sein (Pauli-Prinzip).
Vertauscht man zwei Teilchen miteinander, erhält man keinen neuen Zustand (der in der statistischen Betrachtung extra zu zählen wäre), sondern denselben wie vorher (Prinzip der Ununterscheidbarkeit gleicher Teilchen).
Anschaulich gesprochen sind Fermionen diejenigen Teilchen, aus denen die Materie besteht.
Zu den Fermionen gehören:
unter den Elementarteilchen:
die Leptonen (z. B. das Elektron und das Neutrino) und die Quarks.
unter den zusammengesetzten Teilchen:
unter anderem alle, die aus einer ungeraden Anzahl von Quarks aufgebaut sind, wie beispielsweise alle Baryonen, zu denen auch das Proton und das Neutron zählen.
Nach dem Spin-Statistik-Theorem besitzen sie einen halbzahligen Spin.
Unter dem Spin-Statistik-Theorem der Quantenphysik versteht man die theoretische Begründung für den empirischen Befund, dass alle Elementarteilchen mit halbzahligem Spin der Fermi-Dirac-Statistik folgen, d. h. sog. Fermionen sind, hingegen alle Teilchen mit ganzzahligem Spin der Bose-Einstein-Statistik (Wahrscheinlichkeitsverteilung in der Quantenstatistik ), d. h. sog. Bosonen sind.
Fermionen unterscheiden sich von den Bosonen in dem Spin-Statistik-Theorem einen ganzzahligen Spin besitzen.
Ein Elementarteilchen in drei Raumdimensionen ist immer entweder ein Fermion oder ein Boson.
Fermionen gehorchen dem Pauli’schen Ausschlussprinzip, welches besagt, dass zwei Fermionen nicht gleichzeitig am gleichen Ort einen identischen Quantenzustand annehmen können.
Allgemein gilt, dass die quantenmechanische Wellenfunktion zweier oder mehrerer gleichartiger Fermionen bei Vertauschung zweier Fermionen vollkommen antisymmetrisch sein muss, das heißt, das Vorzeichen ändert sich.
Das Pauli-Prinzip ist ein Grundprinzip der Quantenmechanik.
Es wurde zur quantentheoretischen Erklärung des Aufbaus eines Atoms aufgestellt und besagte, dass je zwei Elektronen in einem Atom nicht in allen Quantenzahlen übereinstimmen können.
In der modernen Formulierung besagt das Pauli-Prinzip, dass die Wellenfunktion eines Quantensystems in Bezug auf Vertauschung von identischen Fermionen antisymmetrisch ist.
Da auch die Quarks als Bausteine von Protonen und Neutronen zu den Fermionen zählen, gilt das Pauli-Prinzip für die gesamte Materie im allgemein verstandenen Sinne:
Fermionen „schließen sich gegenseitig aus“, können also nicht am selben Ort existieren.
Nur deshalb kommt es überhaupt zum differenzierten Aufbau der Materie mit Atomen und Molekülen.
Das Pauli-Prinzip bestimmt demnach nicht nur den Aufbau des Atoms, sondern auch den größerer Strukturen.
Bosonen sind alle Teilchen eines Ensembles die den gleichen Zustand einnehmen können.
Das Higgs-Boson oder Higgs-Teilchen ist ein nach dem britischen Physiker Peter Higgs benanntes Elementarteilchen aus dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik.
Das Higgs-Teilchen gehört zum Higgs-Mechanismus,
einer schon in den 1960er-Jahren vorgeschlagenen Theorie, nach der alle fundamentalen Elementarteilchen (beispielsweise das Elektron) ihre Masse erst durch die Wechselwirkung mit dem allgegenwärtigen Higgs-Feld erhalten.
Für den experimentellen Nachweis des Higgs-Bosons und die Bestimmung seiner Masse sind Teilchenbeschleuniger ausreichender Energie und Luminosität nötig, weswegen der Nachweis über mehrere Jahrzehnte hinweg nicht gelang.
Erst im Juli 2012 hat das Beschleunigerzentrum CERN den Nachweis eines Teilchens am Large Hadron Collider bekanntgegeben, bei dem es sich um das Higgs-Boson handeln könnte.
Durch den Higgs-Mechanismus wird beschrieben, wie die grundlegende Eigenschaft „Masse“ auf der Ebene der Elementarteilchen zustande kommt.
Als zentraler Bestandteil des Standardmodells der Elementarteilchenphysik erklärt der Mechanismus, warum bestimmte Austauschteilchen (die „Eichbosonen“ der schwachen Wechselwirkung) nicht die Masse Null besitzen.
Demnach gewinnen sie ihre Masse durch Wechselwirkung mit dem sogenannten Higgs-Feld,
welches im ganzen Universum allgegenwärtig ist.
Auch die Massen aller anderen (massebehafteten) Elementarteilchen wie Elektronen und Quarks werden hierbei als Folge der Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld erklärt.
Mit diesem Ansatz wurde es möglich, die schwache und die elektromagnetische Wechselwirkung als zwei verschieden starke Aspekte einer einzigen grundlegenden elektroschwachen Wechselwirkung zu deuten, was einen der wichtigsten Schritte zur Aufstellung des Standardmodells darstellt.
Während das Higgs-Feld nicht direkt messbar ist, muss bei seiner Existenz ein weiteres Elementarteilchen auftreten, das „Higgs-Boson“.
Dieses ist das einzige Teilchen des Standardmodells, das noch nicht endgültig nachgewiesen werden konnte. (Update: Es wurde nachgewiesen)
Allerdings spricht vieles dafür, dass das im Juli 2012 vom Europäischen Kernforschungszentrum CERN präsentierte Teilchen ein Higgs-Boson ist.
Die Bausteine des Standardmodells der Teilchenphysik lassen sich damit in vier Gruppen aufteilen:
Die Quarks (die Grundbausteine der Atomkerne), die Leptonen (z. B. das Elektron), die Eichbosonen (die die Wechselwirkungen zwischen Teilchen vermitteln) und das Higgs-Feld.
Eichbosonen sind in der Elementarteilchenphysik die Teilchen, die die Grundkräfte vermitteln.
Dies geschieht, indem Eichbosonen von einem Teilchen ausgesandt und von einem anderen empfangen werden.
Deshalb werden sie auch als Austauschteilchen, Botenteilchen, Trägerteilchen, Kraftteilchen oder Wechselwirkungsteilchen bezeichnet.
Die Austauschteilchen der fundamentalen Wechselwirkungen werden auch als Eichbosonen bezeichnet.
Drei der vier fundamentalen Wechselwirkungen, auf denen alle physikalischen Prozesse beruhen, sind Austauschwechselwirkungen.
Ihre Austauschteilchen gehören zu den fundamentalen Elementarteilchen: das Photon für die elektromagnetischen Wechselwirkung, das W-Boson und Z-Boson für die Schwache Wechselwirkung, das Gluon für die Starke Wechselwirkung.
Ob auch die Gravitation eine Austauschwechselwirkung ist, ist noch nicht bekannt.
Beispiele für weitere Austauschteilchen sind das Elektron, indem es die kovalente chemische Bindung zweier Atome bewirkt, sowie das Pion, indem es die Kernkräfte zwischen den Protonen und Neutronen im Atomkern bewirkt.
Das Photon ist das Elementarteilchen (Quant) des elektromagnetischen Feldes.
Anschaulich gesprochen sind Photonen das, woraus elektromagnetische Strahlung besteht, daher wird gelegentlich auch die Bezeichnung Lichtquant oder Lichtteilchen verwendet.
In der Quantenelektrodynamik gehört das Photon als Vermittler der elektromagnetischen Wechselwirkung zu den Eichbosonen.
In der Teilchenphysik sind die Gluonen Elementarteilchen, die indirekt für die Anziehung von Protonen und Neutronen in einem Atomkern verantwortlich sind.
Damit bilden die Gluonen die Austauschteilchen der starken Wechselwirkung.
Gluonen können aber auch direkt mit anderen Gluonen wechselwirken, so dass Teilchen, die sogenannten Glueballs, existieren könnten, die nur aus Gluonen bestehen.
Das W-Boson ist ein Eichboson und damit ein Elementarteilchen.
Es vermittelt ebenso wie das mit ihm verwandte Z-Boson die schwache Wechselwirkung, eine der fundamentalen Grundkräfte der Physik.
Während das Z-Boson elektrisch neutral ist, trägt das W-Boson eine elektrische Ladung.
Das W-Boson ist verantwortlich für die sogenannten geladenen Ströme der schwachen Wechselwirkung.
Das Z-Boson ist ein Eichboson und damit ein Elementarteilchen.
Es vermittelt ebenso wie das mit ihm verwandte W-Boson die schwache Wechselwirkung.
Während das W-Boson elektrisch geladen ist, ist das Z-Boson neutral.
Das Z-Boson ist sein eigenes Antiteilchen. Es ist verantwortlich für die so genannten neutralen Ströme.
Leptonen sind eine Klasse von Elementarteilchen, die zusammen mit den Quarks und den Eichbosonen die fundamentalen Bausteine bilden, aus denen sich die Materie zusammensetzt.
Historisch ist der Name Lepton in Abgrenzung zu zwei anderen Teilchenklassen gewählt, und zwar den Mesonen („mittelgewichtig“) und den Baryonen („schwergewichtig“).
Mesonen und Baryonen zählen zu den Hadronen.
Wie sich herausstellte, sind diese Hadronen aus je zwei Quarks (Mesonen) bzw. je drei Quarks (Baryonen) zusammengesetzt, also nicht elementar.
Unter den Leptonen gibt es auch Teilchen, die keineswegs „leicht“ sind. So ist beispielsweise das τ-Lepton (oder Tauon) etwa doppelt so schwer wie ein Proton.
Neutrinos sind elektrisch neutrale Elementarteilchen mit sehr geringer Masse.
Im Standardmodell der Elementarteilchenphysik existieren drei Arten (Generationen) von Neutrinos:
Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos.
Jede Neutrino-Generation besteht aus dem Neutrino selbst und seinem Anti-Neutrino.
Der Name Neutrino bedeutet (entsprechend der italienischen Verkleinerungsform ino) kleines Neutron.
Bei Wechselwirkung der Neutrinos mit Materie finden, anders als bei den anderen bekannten Elementarteilchen, nur Prozesse der schwachen Wechselwirkung statt.
Reaktionen erfolgen im Vergleich zur elektromagnetischen und starken Wechselwirkung also relativ selten.
Ein einzelnes Ereignis – wenn es eintritt – kann dennoch große Energiemengen freisetzen.
Ein Strahl von Neutrinos geht auch durch große Schichtdicken – z. B. durch die ganze Erde – fast ungeschwächt hindurch.
Entsprechend aufwendig ist der Nachweis von Neutrinos in Experimenten.
Das Myon ist ein Elementarteilchen, das in vielen Eigenschaften dem Elektron ähnelt.
Das τ-Lepton (lies: „Tau-Lepton“), Tauon oder τ-Teilchen ist das schwerste der drei geladenen Leptonen des Standardmodells der Elementarteilchen.
Seine Masse beträgt 1777 MeV/c2 und damit etwa das 3500-fache seines leichten Schwesterteilchens, des Elektrons.
Seine Lebenszeit beträgt 2,906 ± 0,010 · 10−13 s.
Quarks zusammen mit den Leptonen und den Eichbosonen gelten sie heute als die fundamentalen Bausteine, aus denen alle Materie aufgebaut ist.
So bestehen Baryonen (z. B. das Proton) aus drei Quarks, Mesonen (z. B. das Pion) jeweils aus einem Quark und einem Antiquark.
1964 postulierte der Caltech-Physiker Murray Gell-Mann die Existenz der Quarks.
Für die Strukturierung des hadronischen „Teilchen-Zoos“ mittels der Quarks erhielt er 1969 den Nobelpreis für Physik.
Up-Quark. Dieser Name beruht auf einer der physikalischen Größen, die den Quarks zugesprochen werden: dem Isospin.
Der (starke) Isospin ist in der Theorie der Elementarteilchen eine Flavour-Quantenzahl, die eine innere Symmetrie unter der starken Wechselwirkung beschreibt und zur Klassifizierung der Hadronen genutzt wird.
Allgemeiner wird das Konzept (so auch in der Festkörperphysik) verwendet, um Zweizustandssysteme zu beschreiben.
Down-Quark. Das Down-Quark entspricht der anderen Einstellung des Isospins: down.
Strange Quark. Nachdem man mit dem auf Up- und Down-Quark basierenden Quark-Modell den Aufbau einiger Baryonen nicht erklären konnte, führte Gell-Mann ein neues Quark ein, um diese Teilchen mit Hilfe des Quark-Modells erklären zu können.
Dieses „seltsame“ Quark nannte er Strange-Quark.
Die Seltsamkeit (engl.: Strangeness) seines Teilchens ist entgegengesetzt gleich der Anzahl der enthaltenen Strange-Quarks. Ein einzelnes Strange-Quark hat demnach die Seltsamkeit −1.
Teilchen, die das Strange-Quark enthalten, heißen auch Seltsame Teilchen . Dazu gehören unter den Mesonen z. B. die Kaonen und die Phi-Resonanz sowie unter den Baryonen die Hyperonen.
Das Charm-Quark gehört zur 2. Familie der Quarks und ist damit Gegenstück des Strange-Quarks.
Das Bottom-Quark (auch Beauty-Quark genannt) bildet mit dem Top-Quark, dem Tauon und dem Tauon-Neutrino die dritte Teilchengeneration des Standardmodells.
Das erste Teilchen, das ein Bottom-Quark enthielt, wurde im Jahr 1977 am Fermi National Accelerator Laboratory entdeckt.
Das Top-Quark (auch Truth-Quark genannt) ist das schwerste Quark und der Partner des Bottom-Quarks.
Da seine Lebensdauer nur 4,2 · 10−25 Sekunden beträgt, kann es in der Natur keine hadronischen Bindungszustände bilden (Hadronisierung erfolgt erst nach ca. 10−23 s).
Das Top-Quark zerfällt demnach im Gegensatz zu allen anderen Quarks weit vor der Zeit, die benötigt wird, um Hadronen zu bilden.
Es existieren somit weder Mesonen noch Baryonen, welche ein Top-Quark enthalten.
In der Teilchenphysik ist die Farbladung eine Bezeichnung für jene physikalische Eigenschaft der Elementarteilchen Quarks und Gluonen, die charakteristisch für die Starke Wechselwirkung ist.
Zu dieser starken Kraft (Farbkraft) gibt es drei verschiedene Ladungen (Unter Ladung in der Physik versteht man im Allgemeinen die Eigenschaft von Teilchen oder Objekten, mit einem Feld zu wechselwirken. ), die sich zusammen zur Ladung Null addieren.
In Analogie zur additiven Farbmischung nennt man sie rot, grün und blau, die Farbladungen der zugehörigen Antiteilchen antirot, antigrün und antiblau.
Zu beachten ist, dass die Farben der Farbladung nichts mit den optischen Farben von Objekten zu tun haben; die Bezeichnung „Farbe“ sowie die Verwendung der Farbnamen für die Ladungen sind stattdessen nur als reine Analogien zu verstehen, um die Kombination dreier qualitativ verschiedener Werte zu einem neutralen auszudrücken.
Das Konzept wurde 1964 vorgeschlagen.
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Unsere Realität
Illustris-Simulation
Die Simulation zeigt die Entwicklung des Universums vom Urknall bis heute
und reproduziert damit 13,8 Milliarden Jahre kosmische Geschichte.
Die Modellrechnung namens Illustris erreicht dabei eine etwa zehnmal feinere räumliche Auflösung als frühere Simulationen.
Veröffentlicht am 07.05.2014
Hör dir den Urknall an
(wenn es ihn in so gab, wie wir denken)!
dann jedenfalls... irgendwann...
Menschliche Evolution
Unsere Realität
... Sinn des Lebens! (meiner)
Denke es ist sehr ausführlich dargelegt,
warum ich das Glaube.
Muss ich nicht immer das Gleiche erzählen,
sondern der Mensch kann es sich selbst durchlesen
with colors, peace and a lot of love
from hamburg and osnabrück (2018)
Btw. ... hier hat sich nichts geändert
und wird sich auch nicht!
Ich möchte überall nette Leute kennenzulernen,
gute Musik hören!
(In der passenden Atmosphäre natürlich)