Graz/Wien - Nach dem sogenannten "Standardmodell der Teilchenphysik" besteht die gesamte Materie aus zwei Arten von Teilchen: den Quarks, die beispielsweise das Proton und das Neutron bilden, und den Leptonen, zu denen etwa das Elektron zählt. Diese Bausteine der Welt werden von vier physikalischen Grundkräften - auch Wechselwirkungen genannt - zusammengehalten: der starken und schwachen Wechselwirkung, der elektromagnetischen Wechselwirkung und der Gravitationskraft. Übertragen werden diese Kräfte durch den Austausch von bestimmten Teilchen.

Für den Zusammenhalt der Bausteine des Atomkerns ist die Starke Wechselwirkung - auch Starke Kernkraft - verantwortlich. Der Atomkern wird aus Protonen und Neutronen gebildet, die wiederum aus jeweils drei Quarks aufgebaut sind. Zusammengehalten werden diese Quarks durch die Starke Wechselwirkung - und zwar auf eine paradoxe Weise, wie die diesjährigen Nobelpreisträger theoretisch erklärt haben: Die Wechselwirkung zwischen den Quarks ist umso schwächer, je näher sie einander sind. Übertragen wird die Starke Wechselwirkung durch sogenannte Gluonen.

Atomkern-Zerfall durch schwache Wechselwirkung

Die Schwache Wechselwirkung ist für eine bestimmte Art des Zerfalls von Atomkernen bzw. die Umwandlung von Teilchen verantwortlich. Sie ist unter üblichen Verhältnissen wesentlich schwächer als die Starke Wechselwirkung und nur von geringer Reichweite (wesentlich kleiner als ein Atomkernradius). Beim so genannten Beta-Zerfall wandelt sich durch die Schwache Wechselwirkung ein Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein Antineutrino um. Die Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung sind die W- und Z-Bosonen. Das klingt alles nicht sehr spektakulär, dennoch basiert etwa die ganze Energieproduktion der Sonne (ausgelöst durch die in ihrem Inneren ablaufende Kernfusion) auf der Schwachen Wechselwirkung.

Elektromagnetische Wechselwirkung und Gravitationskraft

Im Unterschied zur Schwachen und Starken Wechselwirkung ist die elektromagnetische Wechselwirkung auf Grund ihrer im Prinzip unendlichen Reichweite sowohl für Vorgänge des makroskopischen als auch des mikroskopischen Bereichs der Teilchenphysik verantwortlich. Sie bindet beispielsweise die Elektronen im Atom an den Atomkern oder ist für die Anziehung und Abstoßung elektrisch geladener Teilchen verantwortlich. Überträgerteilchen ist das Photon.

Die Gravitationskraft wirkt als bestimmende Kraft zwischen Massen über große Entfernungen und dominiert die großräumigen Strukturen des Universums. Übertragen wird sie durch - bisher nur theoretisch angenommene - Gravitonen. (APA)