Bakterien, Viren und Co.




Wenn man sich mit der Mikroskopie beschäftigt, stellt sich automatisch die Frage nach Bakterien, Viren und den anderen „Kleinviechern“, die für den normalen Bürger in ihrer Winzigkeit nicht mehr begreifbar sind. Das erzeugt in vielen Leuten ein mulmiges Gefühl, zumal diese „Bazillen“ den Menschen das Leben schwer machen können.

Für den Laien ist es kaum möglich, die Guten von den Bösen zu unterscheiden. Tatsache ist jedoch, dass es viel mehr nützliche als schädliche Bakterien gibt.

Bei den Viren verhält sich das allerdings ein wenig anders. Viren sind grundsätzlich mit Vorsicht zu genießen, da sie sich andauernd verändern und laufend neue Formen annehmen. Sie benötigen zur Vermehrung immer eine Wirtszelle. Dort vermehren sie sich so lange, bis die Zelle platzt. Dieser Virenpulk sucht sich neue Zellen, die die gleichen Eigenschaften wie ihre erste Mutterzelle besitzen.


Und das macht sie so gefährlich. Im Internet kann man schöne Beispiele über die Virenverbreitung finden.


Hier soll es jedoch um die Größenverhältnisse von Bakterien, Viren und Molekülen, bis zum Atom gehen.



Dazu vorab ein Hinweis aus der mikroskopischen Praxis:

Größere Bakterien und Staphylokokken kann man schon mit 600 facher Vergrößerung in einem normalen Lichtmikroskop sehen. Um einen Virus deutlich erkennen zu können benötigt man über 100 000 fache Vergrößerung.



Und nun ein paar Größenvergleiche anhand einfach vorstellbarer Gedanken-Modelle:


Nehmen wir einmal an das World Financel Center in Shanghai, mit seiner Höhe von 492 Metern, wäre eine menschliche Zelle, dann ergäben sich folgende Größenunterschiede:




Zelle                 Hochhaus mit 100 Stockwerken   -   492 m

Bakterie           Hochhaus mit 10 Stockwerken   -    51 m

Virus                VW Bus im gleichen Maßstab

Makromolekül             Tischtennisball

Molekül                        Kopf eines bunten Stecknadelpins

Atom                            Salzkorn





Stellen wir uns nun einmal vor, dass unser Salzkorn ( das Atom ) so groß wäre wie eine moderne Fußball-Arena. Dann wäre der Atomkern in seiner Mitte etwa so groß wie ein Reiskorn, das mitten in der Arena schwebt.


Und jetzt wird es hochgradig interessant aber das verlangt von uns eine gehörige Portion Fantasie:


Ob unser Atomkern (das Reiskorn in der Arena), genau in der Mitte des Atoms schwebt, weiß man nicht und man weiß auch nicht, ob es in dieser Mitte still steht oder ob es sich darin hin und her bewegt.  Folglich weiß man auch nicht, wie schnell das vonstatten geht.  :irre:   Die bisherigen Erkenntnisse beruhen auf Versuchen und theoretischen Überlegungen.



Aber Eines weiß man genau und hat es unzählige Male gemessen und erforscht:


Der Atomkern, also die Oberfläche unseres Reiskorns in der Arena, hat keine feste Schale. Sie besteht aus mehreren Schalenelementen auf deren Oberfläche sich Protonen und Neutronen bewegen. Unterhalb dieser Schalen, also in Richtung Atomkern-Mitte finden Vorgänge statt, die sich nur mit höherer Mathematik erklären lassen. Man hat einige rechnerische Theorien aufgestellt, die auch in der Praxis bei Messungen in Ringkernbeschleunigern bewiesen wurden.

Man weiß, dass sich im Inneren des Atomkerns die Protonen und die Neutronen befinden. In welchem Größenverhältnis die Protonen und Neutronen zum Atomkern stehen ist schwierig zu sagen. Man geht aber davon aus, dass es sich wieder um ein Größenverhaltnis von 50 Metern zu einem 5 Millimeter großen Protonen/Neutronen Pulk handelt.  

Innerhalb der Protonen befinden sich jeweils drei Teilchen, die sich schnell bewegen und in einem Dreieck zueinander stehen.

Diese Teilchen nennt man Quarks. In der Mitte eines jeweiligen Dreiecks entsteht ein Massefeld. Das Irrwitzige daran ist, dass die Quarks selber absolut masselos sind. Folglich kann das Massefeld in ihrem Inneren nur entstehen, weil die drei Teilchen aus denen ein Quarks besteht, unterschiedliche elektrische Ladungen haben.

Am 7. Juli 2012 wurde dann ein masseloses " Teilchen " entdeckt, das mit einer " Masse " aufgeladen wird, wenn es durch eines dieser Quark-Dreiecke fliegt. Beim Durchflug durch das Quarks-Dreieck nimmt es die in der Mitte befindliche " Masse " an ohne sie mitzureißen. Es ist noch nicht bekannt, ob sich dadurch das Massefeld im Quarks-Dreieck verändert.

Fakt ist aber, dass das Teilchen, das durch das Massefeld innerhalb des Quark-Dreiecks aufgeladen wurde, mit Lichtgeschwindigkeit weitergeflogen ist. Das ist laut Einsteins Relativitätstheorie aber sehr grenzwertig.

Dieses Teilchen nennt man nach ihren Entdeckern das Higgs-Boson Teilchen.


Das Fachgebiet, welches sich mit diesen Forschungsarbeiten und ihren ersten Erfolgen beschäftigt, nennt man Quantenphysik.


Um aber auf dem Boden der Tatsachen zu bleiben:

Wir sind bei der Erforschung dieser Vorgänge ungefähr so weit wie eine Gruppe Wissenschaftler die gerade entdeckt haben, dass es in Afrika Elefanten gibt. Krokodile hat man schon gesehen und auf den Bäumen bewegt sich etwas, das man Affe genannt hat.  :)



Bei der Schilderung der Vorgänge innerhalb des Atoms wurde eine einfache bildliche Darstellung der Vorgänge verwendet. Auf die Beschreibung zur Entstehung von Feldern und Ladungen wurde bewusst verzichtet, um das Grundprinzip der unkomplizierten Darstellung zu erhalten. Ebenso wurde auf die Erwähnung der Teilchen verzichtet, die bei der Funktion des Atoms eine weitere wichtige Rolle spielen.

Diese Beschreibung hier, ist der klägliche Versuch ein einigermaßen verständliches Atom Modell zu beschreiben, zu dem sich die Wissenschaftler bisher noch nicht durchringen konnten. Die exakten Funktionen, der hier nicht erwähnten Teilchen, werden auch in der Forschung noch nicht genau verstanden.


Wer sich mit diesem Thema intensiver beschäftigen möchte, der sollte sich unbedingt diese Seite anschauen: http://www.quantenwelt.de/elementar/quarks.html













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