Lösen wir die Welt in ihre Bestandteile auf, stoßen wir auf Atome, Quarks und Gluonen. Das ist, woraus alles besteht, auch wir als Menschen. Die Elementarteilchen halten die Welt zusammen. Wie kommt man denn eigentlich an Elementarteilchen?

Es ist die Magie des Elektromagnetismus, der ungeheure Geschwindigkeit erzeugt und damit die Möglichkeit, Crashtests zu provozieren. Dazu werden Tunnel in Kreisen riesigen Durchmessers oder von großer Länge mit enormen Möglichkeiten der Beschleunigung gebaut.

Elektronen und Protonen prallen mit größer Energie aufeinander. Dabei zerfallen die Protonen in ihre Bestandteile. Damit wird der Urknall vor ca. 13,8 Milliarden Jahren sozusagen nachgeahmt. Der wird angenommen, weil man irgendwann seit Hubble weiß, dass sich das Universum laufend ausdehnt, je weiter draußen desto stärker.

Als logische Konsequenz auf diese Erkenntnis hat man mit Hilfe der Relativitätstheorie zurückgerechnet, wann das alles so klein war, dass es nicht mehr kleiner geht. Man nimmt also an, dass es von diesem Punkt aus mit viel vorhandener Energie eine ungeheuer schnelle Ausdehnung des Raumes gegeben haben muss.

Bis 1911 hatte der von den Griechen geprägte Begriff 'Atom' noch seine Gültigkeit. Seitdem weiß man, dass Atome eben nicht unteilbar sind. Sie bestehen aus Elektronen, Protonen und Neutronen, letztere beiden nach späteren Forschungen aus Quarks und Gluonen bestehend und seitdem als Elementarteilchen bezeichnet.

Wozu machen wir das? Wir wollen wissen, was die Welt nicht nur um uns herum zusammenhält, sondern auch unser Universum besser verstehen. Es ist die Antwort auf die Frage, woher wir kommen und wie es mit uns weitergeht.

Das ist nicht nur ein Fachgebiet vielleicht der Theologie, es betrifft auch ganz handfeste technische Wohltaten, z.B. Elektrizität und Kommunikation, egal ob über ein Medium oder drahtlos. Ganz unmittelbar an den Menschen gedacht hat es Diagnostik und mögliche Heilung stark beeinflusst.

Als Instrument der Wissenschaft ist eine Eigenschaft von Elementarteilchen sehr wichtig, nämlich, dass manche von ihnen jegliche Materie durchdringen können. Prominentestes Beispiel ist die Erkundung des Innersten von Pyramiden, ohne diese auch nur irgendwie anfassen zu müssen.

Die Medizin hat sich diese Eigenschaft schon seit langer Zeit in Form des Röntgens mit x-Strahlung zunutze gemacht. Die funktioniert durch die starke Beschleunigung von Elektronen, die durch menschliche Körperteile geschickt werden. Dichte Bestandteile wie z.B. Knochen, lassen weniger Elementarteilchen auf die Fläche dahinter auftreffen.

Das Innere des Menschen wird also sozusagen in Schwarz-Weiß abgebildet. Knochenbrüche sind durch Zweiteilung weißer Längsteile sichtbar. Allerdings sollte man im Gegensatz zur Materialforschung den einzelnen Menschen nicht zu oft röntgen. Bedienungspersonal schützt sich durch entsprechende Kleidung.

Die kreisförmige Anordnung eines Teilchenbeschleunigers haben wir schon erwähnt. Der leistungsstärkste nicht nur in Europa ist in Genf als Ring mit 22 km Durchmesser größtenteils ca. 100 Meter unter der Erde angesiedelt, das CERN. Hier sind es nur Protonen, die mit Lichtgeschwindigkeit zur Kollision gebracht werden.

Wichtig ist, dass nicht nur das Aufeinandertreffen gesteuert, sondern auch die Entstehung der Spaltprodukte beobachtet wird. Unvorstellbare Millionen Mal pro Sekunde begegnen sich Protonen, von denen nur etwa eine mittlere zweistellige Anzahl aufeinanderprallt, deren Einzelteile dann entsprechend viele Daten über Anteile der jeweiligen Elementarteilchen, deren Bewegungsrichtung, Energie und Geschwindigkeit liefert. Das kann uns dann auch noch neue, bisher unbekannte Teilchen liefern.

Zurück zum Universum und was für die Wissenschaft bisher noch unentdeckt geblieben ist, die sogenannte dunkle Materie, auch als schwarze Löcher bezeichnet, die ca. 85 Prozent der gesamten Materie ausmacht. Was uns auch noch fehlt, sind die 380.000 Jahre direkt nach dem Urknall.