Das Elektron als Fermion und Lepton

Zusammenfassung

Von den elementaren Teilchen war das Elektron nicht nur das erste nach heutiger Ansicht richtig identifizierte, es hat auch zu der Herausbildung des Begriffs, den die Physik sich zu den Grundbausteinen der Materie macht, durch seine nach und nach ermittelten Eigenschaften in besonderer Weise beigetragen. Angefangen hatte dies mit den Beobachtungen seines universellen Vorkommens in aller Materie, seiner Kleinheit selbst gegenüber Atomen, seiner einheitlichen Quantisierung von elektrischer Ladung und Masse und seiner elementaren Wechselwirkung mit dem Photon im Photo- und Compton-Effekt. Nach langen Zeiten großer theoretischer Schwierigkeiten mit den Elektronen in der Atomhülle gelang 1925 der Durchbruch zur Quantenmechanik, die zu recht am Anfang oft als „Elektronen- Theorie“ bezeichnet wurde. Neben einer unglaublichen Fülle dadurch gefundenener Erklärungen für weit auseinander liegende Phänomene – z. B. von der charakteristischen Röntgenstrahlung der Elemente bis zu den verschiedenen Arten ihrer chemischen Bindung – ermöglichte das Elektron auch weiterhin den Weg zu neuen Entdeckungen. Viele waren rätselhaft und kamen als Überraschung einher. In diesem Kapitel geht es um drei von ihnen, alle um 1925 herum entdeckt, und so charakteristisch, dass sie die ganze Teilchenklasse der Fermionen definieren. Ihre erfolgreiche Beschreibung in Gestalt der relativistischen Quantenmechanik stellte einen weiteren „Quantensprung“ mit bleibender Bedeutung in der Modernen Physik dar.