Selbstorganisation im Uratommodell

Struktur und Dynamik der Materie im

5 Elementarteilchen

5.1 Selbstorganisation

C. F. von Weizsäcker ([W 85] S. 506) definiert ein Elementarteilchen als eine statistische Verteilung von Uren. Wegen der fehlenden Selbstwechselwirkung, dafür aber Annahme von Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren für die Ure, führte das Modell zu Schwierigkeiten.
Man kann sich heute ein Elementarteilchen vorstellen als:

- kleinste Form der bekannten Materie bzw. Portion (Quant) eines Feldes,
- etwas, was bei Zusammenstößen mit anderen Elementarteilchen Energie aufnehmen, abgeben oder sich umwandeln kann, wobei auch negative Impulse übertragen werden können,
- etwas, das ständig (virtuelle) Elementarteilchen emittiert oder absorbiert und so Quelle bzw. Senke von (Vektor-, Tensor- oder Spinor-) Feldern wird,
- ein bisher in vielen Details unerklärbarer, mathematischer Ausdruck, mit Eigenschaften (Quantenzahlen), die auch auf eine innere Struktur deuten,
- etwas, das durch Vakuumschwankungen (-fluktuationen) im "leeren" Raum ohne äußeren Anstoß, wenn auch mit einem Partner, entstehen kann,
- etwas, was virtuell vielfach lokal in Erscheinung tritt, aber erst bei hoher (relativistischer) Energie beobachtbar wird oder im Rahmen dieses Modells, als
- EIN SYSTEM VON URATOMEN, DAS ÜBER LÄNGERE ZEIT VON DEN NORMALRAUMWERTEN ABWEICHENDE EIGENSCHAFTEN AUFWEIST.

Bei genauerer Untersuchung der Urmaterieportionen wird bekanntlich eine gewisse Verwirbelung offensichtlich, welche durch das Phänomen des Spins beschrieben wird. Dazu werden formal die Paulischen Spinmatrizen eingeführt, welche in den zur Beschreibung des Spinphänomens verwendeten Spinoren benötigt werden. Die bereits erwähnte Isomorphie der SU(2) mit der SO(3) läßt im Rahmen des Uratommodells nun eine anschauliche Deutung zu.
Viele Theorien auf der Basis des Standardmodells oder der großen vereinheitlichten Modelle mit der Symmetriegruppe SU_c (3) x (SU_I(2) x U_y(1)), gehen von Lagrange-Dichten der Urmaterieportionen aus. Die Felder selbst sind dabei noch linear, eine Berücksichtigung der Wechselwirkung erfordert aber die Einführung nichtlinearer Glieder (vgl. Stichwort Feldtheorie in [F 89]). Wegen der mathematischen Schwierigkeiten kann der Teilchencharakter allerdings nur durch die Quantisierung etwas veranschaulicht werden.

Als einfachste und in allen Theorien ähnlich betrachtete Urmaterieportion kommt dabei das Photon vor. Die übliche Beschreibung durch wechselnde elektrische und magnetische Feldgrößen, welchen in diesem Modell bereits vorn Uratom-Geschwindigkeiten und Anzahldichten (mit einer Verwirbelung verbunden) zugeordnet wurden, ergibt auf den ersten Blick keine Schwierigkeiten. Bei näherer Betrachtung muß aber vor allem erklärt werden, weshalb ein einzelnes Photon im Normalraum nicht, vor allem orthogonal zur Ausbreitungsrichtung, zerfließt. Besonders deutlich wird diese Forderung bei polarisierten ebenen Wellen.

Betrachten wir deshalb eine solche Störung im Normalraum, die aus einer bestimmten Anzahl m von Uratomen besteht, welche somit wegen der Normalraumeigenschaft h eine durchschnittliche freie Weglänge lambda besitzen. Durch einen Spalt oder ein Gitter sei nun erreicht, daß sich alle Uratome gemeinsam in einer Ebene in der gleichen Richtung bewegen. Trotz der angenommenen Bevorzugung von Frontalstößen, muß wegen der Gleichwahrscheinlichkeit paralleler Bahnen aus dem Normalraum damit gerechnet werden, daß alle möglichen Stoßachsenwinkel, also auch außerhalb der betrachteten Ebene, auftreten. Somit würde die das Photon bildende Uratom-Menge in verschiedene Richtungen auseinander gestreut.

Es muß demnach trotz aller, die bekannten Symmetrien erklärenden Modellvorstellungen, einen in den bisherigen Betrachtungen nur kurz erwähnten

A u f l ö s u n g s - V e r h i n d e r u n g s m e c h a n i s m u s

geben. Dieser ist der zentrale Effekt des Uratom- Modells und zum tieferen Verständnis sollen alle möglichen Gesichtspunkte, wie sie auch im Laufe der Zeit überlegt wurden, in einem separaten Abschnitt vorangestellt werden. Eine Formel wäre zwar kürzer, aber die Natur funktioniert wohl nicht wegen der mathematischen Gesetze, eher ist es umgekehrt, daß diese nur Hilfsmittel zu einer exakten Beschreibung sind.

Literatur:
[F 89] Fachlexikon ABC Physik; 2 Bde; Thun, Frankfurt/M, 1989
[W 85] von Weizsäcker, C.F.; Aufbau der Physik; München, Wien 1985

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Stichworte (Ende)

Wiese, Lothar: Struktur und Dynamik der Materie im Uratom-Modell, http://uratom.keyspace.de, Porec 2000
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