Naturkräfte und Wechselwirkungen
Vier fundamentale Kräfte definieren die Welt: Die Schwerkraft ist die schwächste von allen, hält aber Sonnensysteme und Galaxien zusammen - und uns Menschen auf der Erde. Zweitens, die elektromagnetische Kraft: Durch sie erzeugen sich bewegende elektrische Ladungen (also Strom) ein Magnetfeld. Und noch zwei weitere Kräfte wirken, die beide eng mit dem Atomkern zusammenhängen: die starke Wechselwirkung, die Kernbausteine wie Protonen und Neutronen zusammenhält und in der Kernenergie genutzt wird, sowie die schwache Wechselwirkung, die bei bestimmten Arten der Radioaktivität (Betazerfall) und der Kernfusion eine Rolle spielt.
William D. Brewer kam 1970 als NSF Postdoctoral Fellow an die Freien Universität, habilitierte sich 1975 und übernahm ab 1977 den Lehrstuhl für Experimentalphysik. Bis zu seiner Emeritierung im Jahr 2008 war er zweimal Dekan des Fachbereichs Physik.
Die nachfolgenden inhaltlichen Kommentare wurden von Prof. Brewer verfasst.
Das Magnetfeld bildet konzentrische Kreise um den Strom und steht daher überall senkrecht zur Stromrichtung, d.h. zum Draht, in dem der Strom fließt.
Protonen und Neutronen werden auch als Nukleone bezeichnet.
Es ist heute bekannt, dass die elektromagnetische Kraft und die schwache Kraft eng miteinander verknüpft sind. Dass wurde von den Physikern Murray Gell-Mann, Richard Feynman, Sheldon Glashow, Steven Weinberg und Abdus Salam 1958-1968 gezeigt.
Die elektroschwache Kraft und die starke Kraft bilden die Basis des „Standardmodells der Teilchenphysik“, die beste (aber nicht endgültige) Theorie der mikroskopischen Welt.
Dabei bleibt die Gravitationskraft außen vor, obwohl sie für die makroskopische Welt sehr wichtig ist.
Man sagt, die schwache Kraft sei ‚paritätsverletzend‘, da sie die Regel der Nicht-Unterscheidbarkeit von links und rechts verletzt.
Man kennt aber Naturprozesse, die links und rechts unterscheiden: z.B. kennt man ‚linksdrehende‘ und ‚rechtsdrehende‘ Zucker- und Aminosäuren-Moleküle, je nachdem, wie sie polarisiertes Licht beim Durchgang der entsprechenden Lösung drehen.
Manche Betazerfälle sind von Gammastrahlung (sehr energiereiches Licht) begleitet, sogenannte ‚Bremsstrahlung‘. Und dieses Licht, weil es einen schwachen Zerfall begleitet, zeigt auch die „Paritätsverletzung“.
Tieftemperatur-Labor - Aufgenommen Mitte der 90er Jahre; Prof. Brewer sitzend erster von links
Zeichnung zu den vier fundamentalen Kräften
Vier fundamentale Kräfte definieren die Welt: Die Schwerkraft ist die schwächste von allen, hält aber Sonnensysteme und Galaxien zusammen - und uns Menschen auf der Erde. Zweitens, die elektromagnetische Kraft: Durch sie erzeugen sich bewegende elektrische Ladungen (also Strom) ein Magnetfeld. Und noch zwei weitere Kräfte wirken, die beide eng mit dem Atomkern zusammenhängen: die starke Wechselwirkung, die Kernbausteine wie Protonen und Neutronen zusammenhält und in der Kernenergie genutzt wird, sowie die schwache Wechselwirkung, die bei bestimmten Arten der Radioaktivität (Betazerfall) und der Kernfusion eine Rolle spielt.
William D. Brewer kam 1970 als NSF Postdoctoral Fellow an die Freien Universität, habilitierte sich 1975 und übernahm ab 1977 den Lehrstuhl für Experimentalphysik. Bis zu seiner Emeritierung im Jahr 2008 war er zweimal Dekan des Fachbereichs Physik.
Die nachfolgenden inhaltlichen Kommentare wurden von Prof. Brewer verfasst.
Das Magnetfeld bildet konzentrische Kreise um den Strom und steht daher überall senkrecht zur Stromrichtung, d.h. zum Draht, in dem der Strom fließt.
Protonen und Neutronen werden auch als Nukleone bezeichnet.
Es ist heute bekannt, dass die elektromagnetische Kraft und die schwache Kraft eng miteinander verknüpft sind. Dass wurde von den Physikern Murray Gell-Mann, Richard Feynman, Sheldon Glashow, Steven Weinberg und Abdus Salam 1958-1968 gezeigt.
Die elektroschwache Kraft und die starke Kraft bilden die Basis des „Standardmodells der Teilchenphysik“, die beste (aber nicht endgültige) Theorie der mikroskopischen Welt.
Dabei bleibt die Gravitationskraft außen vor, obwohl sie für die makroskopische Welt sehr wichtig ist.
Man sagt, die schwache Kraft sei ‚paritätsverletzend‘, da sie die Regel der Nicht-Unterscheidbarkeit von links und rechts verletzt.
Man kennt aber Naturprozesse, die links und rechts unterscheiden: z.B. kennt man ‚linksdrehende‘ und ‚rechtsdrehende‘ Zucker- und Aminosäuren-Moleküle, je nachdem, wie sie polarisiertes Licht beim Durchgang der entsprechenden Lösung drehen.
Manche Betazerfälle sind von Gammastrahlung (sehr energiereiches Licht) begleitet, sogenannte ‚Bremsstrahlung‘. Und dieses Licht, weil es einen schwachen Zerfall begleitet, zeigt auch die „Paritätsverletzung“.