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Frage gestellt care6set am 12 Nov 2021.
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Tina Pollmann Beantwortet am 12 Nov 2021:
Teilchen sind so klein, dass man sie selbst mit dem besten Mikroskop nicht direkt sehen kann. Sie haben also kein Aussehen. Wir können allerdings mit geschickten Experimenten Spuren sichtbar machen, welche Teilchen hinterlassen, wenn sie durch Materie hindurchfliegen. Eine Nebelkammer z.B. macht die Spuren von Teilchen sichtbar. Man sieht aber nicht das Teilchen selbst, sondern nur die „Fußabdrücke“ sozusagen.
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Tobias Triffterer Beantwortet am 12 Nov 2021:
Elementarteilchen sind viel zu klein, um sie sehen zu können.
Wenn wir von sehen sprechen, meinen wir ja das, was unsere Augen wahrnehmen können, also elektromagnetische Wellen in einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis 780 nm.
Damit man ein Objekt sehen kann, muss die Lichtwelle mit dem Objekt wechselwirken. Dazu braucht das Objekt eine gewisse Mindestgröße, ansonsten „läuft die Welle da einfach drüber“, ohne etwas zu merken.
Zudem setzen die Gesetze der Quantenmechanik jedem optischen Instrument – Auge, Teleskop und Mikroskop – Grenzen. Strukturen brauchen eine gewisse Mindestgröße, ansonsten verschwimmen sie aufgrund von Beugungseffekten.
Mit sichtbarem Licht kann man daher nur Strukturen erkennen, die mindestens in etwa 1 µm groß sind. Da blaues Licht eine kleinere Wellenlänge hat, erkennt man damit etwas kleine Strukturen als mit rotem Licht.
Der Durchmesser eines Atoms liegt in der Größenordnung von einigen zehn bis einigen hundert Picometern (1 pm = 10⁻¹² m), also sind Atome etwa um den Faktor 10.000 bis 100.000 zu klein, um sie sehen zu können.
Wenn man die Wellenlänge verkleinert, kann man Atome sichtbar machen, allerdings hat man dann kein sichtbares Licht mehr, sondern Röntgen- oder Gammastrahlung.
Elementarteilchen sind aber noch viel kleiner.
Der Atomkern ist noch mal etwa 10.000 mal kleiner als das Atom. Es gibt diese berühmte Analogie: „Wenn man ein Atom auf die Größe ein Fußballstadions vergrößert, dann wäre der Atomkern ein Reiskorn im Zentrum des Anstoßkreises und die Elektronen sausen auf den Zuschauerrängen umher.“
Und die Bausteine des Atomkerns, Protonen und Neutronen, bestehen dann ja wiederum noch aus Quarks.Das Sichtbarmachen von Elementarteilchen scheitert an der oben erwähnten Mindestgrößen-Regel. Man bräuchte – anschaulich betrachtet – Strukturen, die maximal halb so groß sind, wie die Elementarteilchen, die man anschauen will. Da es aber nichts Kleineres als Elementarteilchen gibt, funktioniert das nicht.
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