Teilchenphysik Warum die Quarks doch etwas mit dem Quark zu tun haben

Vor 25 Jahren, am 3. März 1995, wurde das sechste Quark experimentell entdeckt. Ja, DAS Quark. Nicht DER Quark. Denn es geht nicht ums Frühstücksbrot, sondern um Teilchenphysik. Aber am Ende doch ein bisschen um den Weißkäse.

von Jessica Brautzsch

Visualisierung von Quarks.
Visualisierung von Quarks. Bildrechte: Colourbox.de

Also eigentlich haben Quarks auch was mit Quark zu tun. Aber genauso gut mit jedem menschlichen Körper, Tier, Pflanze - kurz mit der ganzen Welt. Quarks sind die kleinsten Bausteine, aus denen die Welt, besser gesagt die sichtbare Materie, besteht - soweit wir heute wissen.

Denn das ist die alte Frage der Menschheit: Woraus besteht die Welt. Lange dachte man, Atome wären die kleinsten Bausteine. Einfach gesagt bestehen Atome aus einer Hülle aus Elektronen und einem Kern aus Neutronen und Protonen. Aber woraus bestehen Neutronen und Elektronen und Protonen? Eben aus Quarks.

Wissenschaftler schossen Atome kaputt

Davon gibt es sechs verschiedene und die haben recht eigenwillige Namen wie Strange-Quark und Charme-Quark und eben dem Top-Quark, das vor 25 Jahren entdeckt wurde. Beziehungsweise nicht entdeckt, aber experimentell bewiesen.

Wie das Top-Quark genau nachgewiesen wurde Top-Quarks kommen in der Natur nicht vor - "Natur" im Sinne der sichtbaren Materie. Sie werden durch hochenergetische Teilchenkollisionen erzeugt. Und das gelang erstmals am 3. März 1995 am Tevatron – einem Teilchenbeschleuniger am Forschungszentrum Fermilab in den USA.

Die Masse des Top-Quarks ist übrigens sehr groß und seine Lebensdauer extrem kurz. Damit nimmt es eine Sonderstellung unter den Elementarteilchen ein.

Alle Quarks existierten nämlich lange nur in der Theorie, bis sie nacheinander nachgewiesen wurden. Ein Grund: Quarks sind nie isoliert in der Natur zu finden. Sie sind einfach immer in den Atomen, also Elektronen, Protonen und Neutronen und winzig klein. Erst als Wissenschaftler anfingen Atome kaputt zu schießen, konnten sie langsam nachgewiesen werden.

Am Fermilab im US-Bundesstaat Illinois wurde das Top-Quark erstmals nachgewiesen. Hier ist die Wasserstoff-Kammer zu sehen, die früher für das Studium von Neutrinos genutzt wurde.
Am Fermilab im US-Bundesstaat Illinois wurde das Top-Quark erstmals nachgewiesen. Hier ist die Wasserstoff-Kammer zu sehen, die früher für das Studium von Neutrinos genutzt wurde. Bildrechte: imago images / ZUMA Press

Physikalische Namen wie aus einer Kinderserie

Das sind aber auch seltsame Namen. Beauty-Quark - also Schönheits-Quark? Strange-Quark - also das seltsame Quark? Klingt eigentlich wie aus einer Kinderserie. Warum haben die solche Namen? Steffen Turkat von der TU Dresden erklärt, warum:

Das ist historisch gewachsen. Es gibt sechs verschiedene Quarks und man hat nicht alle gleichzeitig gefunden - 1969 erst das Up-Quark, das Down-Quark und das Strange-Quark. Das hat nicht so in die damalige Theorie gepasst, das war seltsam. [...] Später dann das Charme-Quark - ein charmantes, weil es wieder alles symmetrisch gemacht hat. Und dann kamen noch zwei weitere: Das Bottom-Quark und das Top-Quark.

Steffen Turkat, Kernphysiker an der TU Dresden

James Joyce ist schuld

Und warum heißen die Dinger jetzt "Quarks"? Weil Physiker erstens belesen sind und zweitens Humor haben. Der irische Autor James Joyce war einst in Deutschland unterwegs und hörte wohl auf dem Markt in Freiburg die Verkäufer ihren "Quark" anpreisen. Dieses Wort hat er dann später in einem Roman verwendet.

Der irische Schriftsteller James Joyce ist mit dafür verantwortlich, dass die Quarks nach einer deutschen Milchspeise benannt wurden.
Der irische Schriftsteller James Joyce ist mit dafür verantwortlich, dass die Quarks nach einer deutschen Milchspeise benannt wurden. Bildrechte: imago images / Everett Collection

Diesen Roman kannte offensichtlich Murray Gell-Mann - einer der ersten Physiker, der an der Theorie der Quarks arbeitete. Auch dem gefiel dieses Wort Quark wohl sehr gut. Als er dann neue Teilchen benennen durfte, entschied er sich eben für Quark. Und so heißen die kleinsten uns bekannten Bausteine der sichtbaren Materie eben nach einer deutschen Milchspeise.

Zuletzt aktualisiert: 04. März 2020, 13:26 Uhr