Aufbau und Struktur der Materie

Was ist Materie?

Mit dieser Frage beschäftigten sich Philosophen schon 600 Jahre v. Chr. Man war auf der Suche nach dem Urstoff, aus dem alle Dinge bestehen. Sei dies nun das kleinste Atom oder ganze Galaxien, alles besteht aus Materie.

Heute geht man davon aus, dass beim Urknall unglaublich viel Materie und auch Antimaterie entstanden ist. Die sich danach zu größtem Teil wieder ausgelöscht hat. Dabei wurde sehr viel Energie frei. Unser ganzes Universum ist der Rest an Materie, der übrig blieb. Aus dieser formten sich die ersten Atome und auch ganze Sterne.

Da nahezu alles aus Materie aufgebaut ist, finden sich viele Teilgebiete der Physik, die sich mit dem Aufbau oder der Struktur von Materie beschäftigen.

Die Atomphysik

Die Atomphysik, die sich mit dem Aufbau von Atomen aus Elektronenhülle und Atomkern beschäftigt und auch immer genauere Atommodelle entwickelt hat. Die Reaktionen der Atome, die nur mit den Elektronen der äußersten Schicht der Elektronenhülle, der Valenzschale, erfolgen, sind der fundamentale Bestandteil der Chemie.

Aus diesem Grund scherzen Physiker auch gerne neckisch: „Die Chemie sei nur die Physik der Valenzschale.“

Obwohl sie selbst natürlich genau wissen, dass die Beschäftigung mit diesem kleine Anteil der Physik, alle bekannte Stoffe und deren Reaktionen erklären kann.

Die Kernphysik

Die Kernphysik beschäftigt sich mit dem Aufbau der Atomkerne und vor allem auch mit den Reaktionen, die im Kern ablaufen können: also radioaktiver Strahlung, Kernspaltung, Kernfusion und vieles mehr. Auch die Nutzung in Kernreaktoren und Atombomben gehört zu diesem Teilgebiet der Physik, auch wenn sich viele Physiker nur ungern einem Projekt mit militärischer Nutzbarkeit verschreiben. Auch die Elementarteilchenphysik, die sich mit Quarks beschäftigt, gehört in dieses Teilgebiet der Physik.

Die Relativitätstheorie

Die Relativitätstheorie beschäftigt sich mit Materie und besonders deren Verhalten, wenn ihre Bewegungsgeschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt. Dabei betrachtet man besonders die unterschiedliche Wahrnehmung von zwei Beobachtern, von denen sich einer mit annähernder Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Die Astrophysik

Die Astrophysik beschäftigt sich mit allen Himmelsphänomenen. Seien dies die Mondphasen oder das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie. Ein besonderer Fokus gilt auch der Suche nach Planeten oder Monde, die sich für eine menschliche Kolonie eignen würden. Mit der Weiterentwicklung von Teleskopen schauen wir immer Tiefe in das Weltall hinein und entdecken dort immer mehr eindrucksvolle Himmelsobjekte.