aus was alles besteht - Bausteine des Universums

Inhalt des Kurses

In diesem Kurs, kannst du herausfinden, aus was die Welt bzw. das Universum im Kleinsten besteht. Gibt es etwas Kleinstes oder kann man in das Kleine immer weiter hinein zoomen? Experimente und Erklärvideos helfen dir dabei, ein Verständnis für die Welt des Kleinsten aufzubauen.

Vorkenntisse

Für den Kurs brauchst du keine Vorkenntnisse.

Kursdauer

Der Kurs dauert ca. 1/2 Stunde. Wenn du die Experimente selbst ausprobierst, etwas länger.

Angenommen du schneidest ein Blatt A4 Papier mit der Schere immer in der Mitte auseinander. Zu Beginn wird dir das sicher leicht gelingen. Wie ist es dann, wenn das Papier nur mehr ein paar Millimeter breit ist? Vielleicht behilfst du dir dann mit einem sehr dünnen Skalpell und einer Lupe.

Angenommen du hättest die besten mikroskopischen Geräte, um das Papierstück immer weiter zu teilen. Glaubst du, dass es irgendwann nicht mehr kleiner geht, also dass es eine Grenze des Kleinsten gibt?

Mach das folgende Experiment

Du hast es vielleicht geschafft, das Papier 15 Mal zu teilen. Forscher*innen haben das natürlich auch probiert. Mit den genauesten Mikroskopen der Welt, so genannten Elektronenmikroskope, gelang es, ganz weit in jedes Material hinein zu schauen.

Auf der kleinsten Ebene, die ca. eine Million Mal kleiner ist als ein Millimeter, kann man kleine Kügelchen erkennen. Diese Kügelchen hat man dann Atome genannt (vom lateinischen atomos = unteilbar).

Mit noch besserer Auflösung hat man erkennen können, dass diese Atome wiederum aus verschiedenen Kügelchen zusammengebaut sind, den Elektronen, den Protonen und den Neutronen.

Und mit noch besserer Auflösung hat man festgestellt, dass Neutronen und Protonen wieder aus je 3 Kügelchen bestehen, den sogenannten Quarks.

Aber dann war Schluss, mit noch besserer Auflösung konnte man nichts mehr erkennen, es wurde sozusagen unscharf, obwohl es nicht an der Auflösung lag. Man war an einer Grenze des Kleinsten angelangt.

Du hast sicher schon einmal Tee mit Zucker getrunken und wahrscheinlich bist du schon einmal im Salzwasser baden gewesen. Hast du dich schon einmal gefragt, wo der Zucker bzw. das Salz hin verschwunden sind?

Vielleicht hast du dann gehört, dass sich der Zucker im Wasser gelöst hat. Aber wie geht das? Wo ist dann der Zucker? Weg aber doch da, weil man ihn schmeckt?

Eventuell hast du dir dieselbe Frage auch schon mit der Luft gestellt. Wir atmen sie, spüren sie durch Wind an der Haut, aber wo ist der Sauerstoff und das Kohlendioxid? 

Ja, und bei Gerüchen ist es genau dasselbe. Wir erkennen etwas am Geruch, sehen aber den Geruch selbst nicht.

Mach die folgenden Experimente und schau dir das Video dazu an.

Du hast bei den Experimenten festgestellt, dass kein Wasser in das Glas kommt und die Papierkugel trocken bleibt. Außerdem hast du gesehen, dass das Salz im Wasser verschwindet. Wahrscheinlich weißt du schon, dass sich durch Abwarten dann Salzkristalle bilden. 

Wie funktioniert das?

Luft, Zucker und Salz sowie alle anderen Stoffe, die du kennst, bestehen aus Atomen, den kleinsten Bausteinen. Diese Atome sind so klein, dass du sie nicht sehen kannst. Sie werden erst sichtbar, wenn sie sich Milliarden von ihnen auf engsten Raum zusammen tun, so wie beim Salzkristall. In der Luft oder im Salzwasser sind sie jedoch nicht so eng zusammen und wir können sie nicht sehen.

Das Wichtigste in aller Kürze:

Wenn man irgendein Material immer weiter teilt, kommt man irgendwann zu einer Grenze, ab der es sich nicht weiter teilen lässt. Die kleinsten Teile, Physiker*innen sagen dazu auch Teilchen, nennt man Atome. Die Größe dieser Atome liegt im Bereich eines Millionstel eines Millimeters.

Wenn sich Zucker oder Salz im Wasser auflöst, bedeutet das nicht, dass es verschwunden ist. Zucker oder Salz zerfallen im Wasser in ihre Einzelteile, bis schlussendlich Atome übrig bleiben. Diese sind aber zu klein, um sie zu sehen. Verdunstet das Wasser, bauen sich die Atome wieder zusammen, es entstehen Kristalle.

Problemstellung

Vielleicht hast du dich schon einmal gefragt, ob es unsere Erde oder das ganze Universum schon immer gegeben hat. Oder ist es entstanden? Wenn es entstanden ist, was war dann davor? Und wo wären dann die Planeten und diese Milliarden von Milliarden von Sternen hin verschwunden?

Erklärung

Es ist sehr lange her und es gibt niemanden der es erlebt hat, aber es gab anscheinend einen Anfang. Zumindest beschreibt diesen Anfang die Urknalltheorie. Wenn man von einen Anfang spricht, dann geht es auch um Zeit.

Vor dem Anfang war Zeit überflüssig, weil ja auch nichts passieren konnte. Es gab ja noch nichts. Und wenn nichts passiert, dann hat auch die Zeit keinen Sinn. Also gab es einen Anfang von Allem und davor noch keine Zeit.

Aber wenn es einen Anfang gab, was war dann davor?

Das wissen wir bis heute nicht. Vielleicht gab es zuvor nichts oder schon ein anderes Universum aber in Wahrheit haben wir keine Ahnung, weil was davor war, können wir auch nicht mehr beobachten.

Urknall klingt nach etwas lautem, aber der Urknall passierte natürlich im Stillen, denn es gab ja noch keine Luft und daher auch keinen Schall und natürlich auch keine Menschen, die es hätten hören können!

Es ist zwar sehr schwierig sich das vorzustellen, aber vor 13,7 Milliarden Jahren, war das ganze Universum auf einen kleinen Punkt zusammengeschrumpft.  Dieser Punkt war kleiner als Sandkorn. Alle Bestandteile von Gebäuden, Autos, Menschen, Meere, Geräte, Pflanzen, Tiere, Sterne, Planeten, Galaxien, einfach alles was du bisher in deinem Leben gesehen hast, war in diesem Punkt drinnen. Das bedeutet, dass in diesem Punkt alles andere als viel Platz war. Alles war so dicht aneinandergepresst, dass unvorstellbar hohe Temperaturen vorherrschten.