What’s the smallest thing in the universe? - Jonathan Butterworth

Übersetzung: Chiara Rossini Lektorat: Angelika Lueckert Leon

If you were to take any everyday object, say a coffee cup, and break it in half,

Wenn du einen Alltagsgegenstand, z.B. einen Kaffeebecher, in der Mitte brichst,

then in half again, and keep carrying on, where would you end up?

dann wieder und immer weiter, wo würdest du rauskommen?

Could you keep on going forever?

Könntest du immer weitermachen?

Or would you find a set of indivisible building blocks

Oder würdest du eine Reihe unteilbarer Bausteine finden,

out of which everything is made?

aus denen alles besteht?

Physicists have found the latter- that matter is made of fundamental particles,

Physiker haben genau das herausgefunden - Materie besteht aus Elementarteilchen,

the smallest things in the universe.

die kleinsten Dinge im Universum.

Particles interact with each other according to a theory called the “Standard Model”.

Teilchen reagieren miteinander gemäß einer Theorie, namens "Standardmodell".

The Standard Model is a remarkably elegant encapsulation

Das Standardmodell ist eine auffallend elegante Verkapselung

of the strange quantum world of indivisible, infinitely small particles.

der seltsamen Quantenwelt unteilbarer, unendlich kleiner Teilchen.

It also covers the forces that govern how particles move,

Sie umfasst auch die Kräfte, die steuern wie sich, die Teilchen bewegen,

interact, and bind together to give shape to the world around us.

wie sie interagieren und sich verbinden, um der Welt um uns herum Form zu geben.

So how does it work?

Wie funktioniert das also?

Zooming in on the fragments of the cup,

Vergrößern wir die Teilchen des Bechers,

we see molecules, made of atoms bound up together.

sehen wir miteinander verbundene Moleküle, die aus Atomen bestehen.

A molecule is the smallest unit of any chemical compound.

Ein Molekül ist die kleinste Einheit jeder chemischen Verbindung.

An atom is the smallest unit of any element in the periodic table.

Ein Atom ist die kleinste Einheit jeden Elements aus dem Periodensystem.

But the atom is not the smallest unit of matter.

Aber das Atom ist nicht die kleinste Einheit von Materie.

Experiments found that each atom has a tiny, dense nucleus,

Experimente zeigten, dass jedes Atom einen winzigen, dichten Nukleus hat,

surrounded by a cloud of even tinier electrons.

umgeben von einer Wolke noch kleinerer Elektronen.

The electron is, as far as we know,

Das Elektron ist, soweit wir wissen,

one of the fundamental, indivisible building blocks of the universe.

eines der grundlegenden, unteilbaren Bausteine des Universums.

It was the first Standard Model particle ever discovered.

Es wurde als erstes Teilchen des Standardmodells entdeckt.

Electrons are bound to an atom’s nucleus by electromagnetism.

Elektronen sind durch Elektromagnetismus an den Nukleus eines Atoms gebunden.

They attract each other by exchanging particles called photons,

Sie ziehen sich gegenseitig an indem sie sogenannte Photonen austauschen,

which are quanta of light that carry the electromagnetic force,

die Lichtquanten sind, die die elektromagnetische Kraft transportieren,

one of the fundamental forces of the Standard Model.

eine der grundlegenden Kräfte im Standardmodell.

The nucleus has more secrets to reveal, as it contains protons and neutrons.

Der Nukleus hat noch mehr Geheimnisse, denn er enthält Protonen und Neutronen.

Though once thought to be fundamental particles on their own, in 1968

Erst dachte man, diese seien selbst grundlegende Teilchen, aber 1968

physicists found that protons and neutrons are actually made of quarks,

fanden Physiker heraus, dass Protonen und Neutronen eigentlich aus Quarks bestehen,

which are indivisible.

die unteilbar sind.

A proton contains two “up” quarks and one “down” quark.

Ein Proton enthält zwei Up-Quarks und ein Down-Quark.

A neutron contains two down quarks and one up.

Ein Neutron enthält zwei Down-Quarks und ein Up-Quark.

The nucleus is held together by the strong force,

Der Nukleus wird durch die starke Kraft zusammengehalten,

another fundamental force of the Standard Model.

eine weitere grundlegende Kraft im Standardmodell.

Just as photons carry the electromagnetic force,

So wie Photonen die elektromagnetische Kraft transportieren,

particles called gluons carry the strong force.

transportieren sogenannte Gluonen die starke Kraft.

Electrons, together with up and down quarks,

Elektronen sowie Up- und Down-Quarks sind scheinbar

seem to be all we need to build atoms and therefore describe normal matter.

alles, was wir zum Bau von Atomen und so zum Beschreiben normaler Materie brauchen.

However, high energy experiments reveal that there are actually six quarks–

Jedoch zeigten Hochenergie-Experimente, dass es eigentlich sechs Quarks gibt -

down & up, strange & charm, and bottom & top

Down- und Up-, Strange- und Charm- und Bottom- und Top-Quarks -

- and they come in a wide range of masses.

und es gibt sie in einer großen Vielfalt von Massen.

The same was found for electrons,

Dasselbe fand man bei Elektronen heraus,

which have heavier siblings called the muon and the tau.

die schwerere Geschwister haben, das Myon und das Tauon.

Why are there three (and only three) different versions

Wieso gibt es drei (und nur drei) verschiedene Arten

of each of these particles?

von jedem dieser Teilchen?

This remains a mystery.

Das bleibt ein Rätsel.

These heavy particles are only produced, for very brief moments,

Diese schweren Partikel entstehen nur für einen sehr kurzen Moment

in high energy collisions, and are not seen in everyday life.

bei hochenergetischen Zusammenstößen und kommen nicht im Alltag vor.

This is because they decay very quickly into the lighter particles.

Das ist so, weil sie sehr schnell in die leichteren Teilchen zerfallen.

Such decays involve the exchange of force-carrying particles,

Dieser Zerfall beinhalten den Austausch kraft-transportierender Teilchen,

called the W and Z, which – unlike the photon – have mass.

das W und das Z genannt, die - anders als Photonen - Masse besitzen.

They carry the weak force, the final force of the Standard Model.

Sie transportieren die schwache Kraft, die letzte Kraft im Standardmodell.

This same force allows protons and neutrons to transform into each other,

Durch dieselbe Kraft können sich Protonen und Neutronen ineinander umwandeln,

a vital part of the fusion interactions that drive the Sun.

ein wesentlicher Teil der Fusionsvorgänge, die die Sonne antreiben.

To observe the W and Z directly,

Um das W und das Z direkt zu beobachten,

we needed the high energy collisions provided by particle accelerators.

brauchten wir die hochenergetischen Zusammenstöße

in einem Teilchenbeschleuniger.

There’s another kind of Standard Model particle, called neutrinos.

Es gibt noch eine andere Art Teilchen im Standardmodell, die Neutrinos.

These only interact with other particles through the weak force.

Diese interagieren mit anderen Teilchen durch die schwache Kraft.

Trillions of neutrinos, many generated by the sun, fly through us every second.

Jede Sekunde fliegen zigtausende Neutrinos,

viele davon von der Sonne, durch uns.

Measurements of weak interactions found that there are different kinds of neutrinos

Messungen schwacher Reaktionen zeigten, dass es verschiedene Arten Neutrinos gibt,

associated with the electron, muon, and tau.

die mit dem Elektron, Myon und Tauon zusammenhängen.

All these particles also have antimatter versions,

All diese Teilchen haben auch Gegenstücke in der Antimaterie,

which have the opposite charge but are otherwise identical.

die entgegengesetzt geladen, aber sonst identisch sind.

Matter and antimatter particles are produced in pairs in high-energy collisions,

Materie- und Antimaterie-Teilchen werden paarweise

in hochenergetischen Zusammenstößen hergestellt

and they annihilate each other when they meet.

und sie heben sich gegenseitig auf, wenn sie aufeinander treffen.

The final particle of the Standard Model is the Higgs boson

Das letzte Teilchen des Standardmodells ist das Higgs-Boson,

– a quantum ripple in the background energy field of the universe.

ein Quanten-Kräuseln im hintergründigen Energiefeld des Universums.

Interacting with this field is how all the fundamental matter particles acquire mass,

Durch die Interaktion mit diesem Feld erwerben

alle fundamentalen Materie-Teilchen Masse,

according to the Standard Model.

so das Standardmodell.

The ATLAS Experiment on the Large Hadron Collider

Das ATLAS-Experiment im großen Hadronen-Speicherring

is studying the Standard Model in-depth.

untersucht das Standardmodell eingehend.

By taking precise measurements of the particles and forces that make up the universe,

Indem sie genaue Messungen der Teilchen und Kräfte des Universums durchführen,

ATLAS physicists can look for answers to mysteries

können die Physiker von ATLAS nach Antworten auf die Rätsel finden,

not explained by the Standard Model.

die das Standardmodell nicht erklärt.

For example, how does gravity fit in?

Zum Beispiel: Wie passt die Schwerkraft hier rein?

What is the real relationship between force carriers and matter particles?

In welchem Zusammenhang stehen Kräfte-Träger und Masse-Teilchen wirklich?

How can we describe “Dark Matter”,

Was ist "Dunkle Materie",

which makes up most of the mass in the universe but remains unaccounted for?

die den Großteil der Masse im Universum ausmacht, aber unerklärlich bleibt?

While the Standard Model provides a beautiful explanation for the world around us,

Während das Standardmodell eine schöne Erklärung

für die Welt um uns herum liefert,

there is still a universe’s worth of mysteries left to explore.

bleibt noch ein ganzes Universum voller Rätsel zu erkunden.