top-Quark nachgewiesen

Zu den grundlegenden Problemen der Naturwissenschaften gehört die Frage, was Materie eigentlich sei und woraus sie bestehe. Vor ungefähr 200 Jahren setzte sich in der Chemie die Vorstellung durch, daß alle Stoffe aus kleinen, unveränderlichen Einheiten aufgebaut sind, die man Atome nannte (nach griechisch atomos, unteilbar). Kurz vor Ende des letzten Jahrhunderts begannen Physiker jedoch, dieses Bild von der Unteilbarkeit der Materie anzuzweifeln – aus damaliger Sicht eine fast ketzerische Kühnheit. Seitdem sind sie auf ihrer Suche nach den wirklich elementaren Materiebausteinen mehrmals in immer kleinere Dimensionen vorgedrungen und haben dabei eine Vielzahl von Teilchen entdeckt, die ihrerseits wieder aus noch kleineren aufgebaut sind.

Zunächst erkannte man, daß ein Atom aus einem kleinen, massereichen Kern mit positiver Ladung besteht, der von einer Hülle aus negativen Elektronen umgeben ist. Während Elektronen nach heutigem Verständnis tatsächlich zu den fundamentalen Bausteinen der Materie gehören und keine innere Struktur aufweisen, enthält der Kern je nach Art des chemischen Elements eine mehr oder weniger große Anzahl von positiven Protonen und ungeladenen Neutronen. Inzwischen weiß man, daß diese Kernbausteine ihrerseits aus noch kleineren Teilchen aufgebaut sind, den sogenannten Quarks: Ein Proton beispielsweise besteht aus zwei up-Quarks und einem down-Quark (abgekürzt uud) und ein Neutron aus einem up- und zwei down-Quarks (udd).

Diese beiden Quarks reichen aus, den Aufbau der gewöhnlichen Kernmaterie zu beschreiben. In Experimenten mit Beschleunigern tauchten jedoch exotischere Teilchen auf, deren Eigenschaften sich nur erklären ließen, wenn man die Existenz weiterer Quarks annahm. So entstand das Standardmodell der Teilchenphysik, demzufolge es außer den beiden b