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STRUKTUR DER MATERIE

NEUTRON UND KERNELEKTRON

(siehe auch die Anmerkung zum Begriff des Neutrons am Ende dieser Seite A1)

Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie das Neutron es schafft, als ungeladenes Teilchen ein magnetisches Moment zu besitzen?

Verstehen Sie, warum man nicht sagen darf, dass das Neutron "aus Proton und Elektron besteht"?

Der "gesunde Menschenverstand" sagt:
Wenn etwas existiert, das dann zerfällt in ein Elektron und ein Proton, dann muss es vorher schon daraus bestanden haben.

Dieses Beispiel soll  zeigen, wie das zu verstehen ist:
 Wenn das Wassermolekül H2O in 2 Wasserstoffatome (H2) und ein Sauerstoffatom (O)  zerfällt, wenn andererseits aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom ein Wassermolekül wird, dann kann man sicher sein, dass das Wassermolekül aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen besteht.

Die theoretische Physik sagt heute: "Das ist völlig falsch."
Nicht das mit dem Wasser, sondern das mit dem Neutron.
Die theoretische Physik sagt, dass das Neutron nicht aus Proton und Elektron besteht.
Das Neutron ist kein aus Proton und Elektron zusammengesetztes Teilchen, es ist aus ›Quarks‹ zusammengesetzt. Basta.

Das ist natürlich falsch. Aber wie soll ich das beweisen?
Dazu musste ich ganz in die Anfänge der Entdeckung bzw. Erfindung des Neutrons gehen.

Doch zuerst muss ich wohl erwähnen, warum ich begann, mich für das Neutron und die Geschichte seiner Entdeckung /  Erfindung zu interessieren.
Das hat mit meinem Atommodell zu tun, mit den AHA-Erlebnissen, die ich damals hatte.
Es hat auch damit zu tun, dass ich glaubte, etwas völlig Neues gedacht zu haben, als ich auf diese Idee kam, das Neutron als ein aus Elektron und Proton zusammengesetztes Teilchen zu sehen.

Das war im Jahr 1998. Ich hatte bis zu diesem Zeitpunkt noch nie gehört, dass es diese Vorstellung gab von dem Neutron als einem aus Elektron und Proton zusammengesetzten Teilchen. Die Geschichte, wie es überhaupt zum Begriff des Neutrons kam, war mir kaum bekannt und ziemlich gleichgültig.  Bis zu diesem Moment wusste ich nur, dass es zusammen mit dem Proton die beiden Typen von Kernbausteinen bildet, das Proton als elektrisch positiv geladenes, das Neutron als neutrales, ungeladenes Teilchen.
So konnte ich ganz unbeschwert mit diesem erstaunlichen Gedanken spielen.

Je mehr ich mich damit befasste, desto mehr wunderte ich mich, dass noch niemand vor mir auf die Idee gekommen war, das Neutron als aus Proton und Elektron zusammengesetztes Teilchen zu betrachten. 
Stutzig gemacht hatte mich damals, im Sommer 1998, etwas, das in den ganzen Jahren nur als Fremdwissen und völlig  unhinterfragt und schon gar nicht weiter durchdacht in mir gespeichert war: der Zerfall des freien Neutrons in Proton, Elektron und Antineutrino.

Ein freies Neutron zerfällt in diese Bestandteile, und zwar so schnell, dass es schwierig wird, es im freien (also nicht an einen Atomkern gebundenen) Zustand zu erforschen.
Nun hatte mich dieser Zerfall aber verwundert, denn kurz zuvor hatte ich etwas begriffen, was ich später als "DIE WELTFORMEL" bezeichnet habe und was ich auch irgendwann auf dieser Website vorstellen werde, noch ist diese Seite im Thema MATHEMATIK nur angelegt (Stand 31.12.2020).
Weitere Gedanken führten mich im Jahr 1998 zu meinem Atommodell, das ich im Thema FRIDOLIN beschreibe.

Eine  Zeit später, es muss im Jahr 2003 gewesen sein, fand ich ein Buch, ein ganz besonderes Buch. Es war abenteuerlich: Bei der Abgabe von Altpapier in einer Sero-Sammelstelle konnte man gut erhaltene Bücher für 50 Cent oder 1 Euro bekommen. Ein großer Raum, wie eine Bibliothek vollgestopft, aber wenig sortiert.
Ausgerechnet dieses Buch aus dem Jahr 1932 fiel mir in die Hände - ein  Glücksumstand, wie man ihn nur selten erlebt:
Materie und Energie - Vom  naturwissenschaftlichen Weltbild der GegenwartQuelle.
Ich werde gleich daraus zitieren, doch vorher möchte ich noch anmerken:
Sie haben sicher auch gelernt und sich eingeprägt, dass das Neutron bereits 12 Jahre vor seiner Entdeckung im Jahr 1932 durch Herrn Chadwick von Herrn Rutherford vorhergesagt wurde. Herr Chadwick arbeitete im Labor von Herrn Rutherford, diese Randinformation sollte nicht ganz vergessen werden.

Rutherford, das ist der Mensch, der den Atomkern und das Proton entdeckt hat. Sir Arthur Eddington hatte darüber gelästert:"Als uns der verstorbene Lord Rutherford den Atomkern zeigte, hatte er ihn da gefunden oder hat er ihn gemacht?"(gefunden in Sir Arthur Eddington „Philosophie der Naturwissenschaft“ Humboldt Verlag Wien 1949)

Selbst Rutherford war anfangs der Meinung, dass das Neutron aus einem Proton und einem an ihm "klebenden" Elektron besteht.

Die Wikipedia schreibt (angesehen am 24.08.2020) über das Neutron und die Vorstellungen von ihm:
Noch 1940 nahm man an, dass das Neutron eine Verbindung aus Proton und Elektron darstellt. So hätte man alle Atome auf diese zwei Bausteine zurückführen können. Erst mit der weiteren Entwicklung der Quantenmechanik und der Kernphysik wurde klar, dass es keine Elektronen als dauerhafte Bestandteile des Kerns geben kann.Es überraschte mich, diese Formulierung vom Neutron als "Verbindung aus Proton und Elektron" zu finden und dass diese noch bis ins Jahr 1940 die "normale" Vorstellung war.
Ich sehe auch gar kein Problem darin, dass das Elektron - wenn es sich mit einem Proton eng  zum Neutron verbindet - im Kern gar nicht mehr wie ein lose im Kern vorhandenes Elektron in Erscheinung treten kann. Es ist ja durch das Proton "neutralisiert". In dieser Erscheinungsform ist es sozusagen gleichzeitig "da" und "nicht da". 

Das erinnert ein wenig an das Märchen von der klugen Bauerntochter - Sie wissen, das ist die, die zum König gerufen wurde: nicht geritten und nicht gelaufen, nicht nackt und nicht bekleidet, nicht auf dem Weg und nicht neben dem Weg (usw.).

Staunen macht mich an der Formulierung in der Wikipedia, "dass es keine Elektronen als dauerhafte Bestandteile des Kerns geben kann", wobei die Betonung auf "kann" liegt.
Schreibt hier die Theorie der Wirklichkeit vor, wie sie auszusehen hat?  Ist es nur eine Verbrämung, dass man das Wort "darf" vermeiden will? - Könnte dann nicht ebenso gut geschrieben werden, "dass es kein Elektron als Bestandteil des Kerns geben darf"?
Weil es die Theorie stören würde?

Was stört denn an dieser Vorstellung vom Elektron im Atomkern?
Warum musste das anschauliche und vorstellbare Bild vom Neutron, das aus zwei anderen Elementarteilchen  - dem Elektron und dem Proton - besteht, zugunsten einer unanschaulichen, komplizierten und letztlich wenig verständlichen Theorie aufgegeben werden?
Seit wann wird überhaupt zugegeben, dass es diese Vorstellung vom Neutron als Proton-Elektron-Kopplung noch bis ins Jahr 1940 gegeben hat? Warum wurde so lange verschwiegen, dass es diese Vorstellung zum Zeitpunkt der Entdeckung des Neutrons und noch etliche Jahre danach gegeben hat? 
Warum tat man immer so, als wäre es ein einfaches Elementarteilchen, bei dem man erst später "entdeckte" (oder sich theoretisch vorstellte?)  dass es aus ›Quarks‹  zusammengesetzt sei?
 Sollte man nicht lieber eine Theorie über Bord werfen, die mit diesem schönen, einfachen Bild vom Neutron als einem Proton, an dem ein Elektron "klebt", nichts anfangen kann?

In o. g. Buch "Materie und Energie - Vom naturwissenschaftlichen Weltbild der Gegenwart" gibt es einen Beitrag von Max Planck aus dem Jahr 1930
(also aus einer Zeit, als das "Neutron" noch gar nicht entdeckt war, man sich aber schon über seine mögliche Existenz Gedanken machte):"Die neuere Entwicklung der theoretischen Physik" Daraus möchte ich eine längere Passage zitieren - sie liest sich wirklich sehr hübsch:
Im Unterabschnitt "1. Die Elektronentheorie" schreibt Planck auf S. 15f:"... so kann als Endresultat der  auf das Wesen der Materie gerichteten Forschung der letzten 50 Jahre die Erkenntnis bezeichnet werden, dass es nur zwei Urstoffe gibt: die positive Elektrizität und die negative Elektrizität. Beide bestehen aus lauter gleichartigen winzigen Partikeln mit entgegengesetzt gleicher Ladung, aber sehr ungleichartigen Massen, das postive, schwerere, heißt Proton, das negative, leichtere, Elektron, ihre Vereinigung Neutron. Ein jedes elektrisch neutrale chemische Atom besteht aus einer gewissen, durch das Atomgewicht bezeichneten Anzahl von Protonen, die fest miteinander zusammenhängen, und eben so vielen Elektronen, von denen aber ein Teil an die Protonen festgebunden ist, und mit ihnen zusammen den Kern des Atoms bilden, während die übrigen sich um den Kern herumbewegen. Ihre Anzahl wird die Ordnungszahl des Atoms genannt. Von ihr hängen alle chemischen Eigenschaften des Atoms ab."(fette Hervorhebungen im Text von mir - B.K.)

Das war im Jahr 2003 meine erste Information darüber, dass es diese Vorstellung vom Neutron als  aus Elektron und Proton zusammengesetzten Teilchen schon früher  gegeben hatte, sogar noch vor der Entdeckung dieses Teilchens, dem man den Namen Neutron gab.
So dumm war meine Idee also gar nicht.

Noch im Jahr 1942 schrieb Max Planck, nun bereits 84 Jahre alt, in seiner Schrift: "Sinn und Grenzen der exakten Wissenschaft" (S. 18 des Originals, S. 450 in Heilbrons Buch Quelle Planck2) über diese Sichtweise
(fette Hervorhebung im Text von mir - B.K.):
"... und außerdem  die 92 verschiedenen Atomarten des klassischen Weltbildes auf 2 Arten, nämlich Elektronen und Protonen, zurückzuführen. Jeder materielle Körper besteht demnach aus  Elektronen und Protonen. Die Verbindung eines Protons mit einem Elektron ist ein Neutron oder ein Wasserstoffatom, je nachdem das Elektron an dem Proton festsitzt oder sich darum herum bewegt."Die theoretische Physik hat diese alten Vorstellung inzwischen gründlich ausgemerzt.
Doch all diese seit damals aufgestellten Theorien zur Struktur der Materie lassen eine Frage nach wie vor unbeantwortet:
Was sind elektrische Ladungen überhaupt?
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↑Anmerkung A 1 zum Begriff des "Neutron":
Ursprünglich hatte ich diese Seite "DAS ÜBERFLÜSSIGE NEUTRON" genannt. 
Zum einen wollte ich damit von Anfang an und durchaus ein wenig provokativ sichtbar machen, dass aus meiner Sicht der klassische "Neutron"-Begriff problematisch ist.
Zum anderen stellt es ja im Rahmen meines Atommodells nur eine andere Konfiguration des Wasserstoffatoms (eines Elektrons und eines Protons) dar.
Doch mit den Recherchen der vergangenen 2 - 3 Jahre zeigte sich, dass es doch sinnvoll ist, den Begriff "Neutron" zu belassen, ihn allerdings mit einer erweiterten Vorstellung gegenüber der klassischen zu verbinden.
Wesentlich dazu beigetragen haben auch die "verbotenen" Kernelektronen, auf die ich bei diesen Recherchen immer wieder stieß.
Insbesondere sei  hier das Buch von George Gamow aus  dem Jahr 1932 "Der Bau des Atomkerns und die Radioaktivität" genannt.
Dort fand ich Ausführungen über das "Kernelektron", die mir zeigten, dass es Unsinn ist, vom "überflüssigen Neutron" zu reden.
Im Gegenteil, in der Beschäftigung mit diesen beiden Fragen - "Entdeckung des Neutron" und "Ablehnung des Kernelektrons" - begriff ich, wie wichtig der Begriff "Neutron" für die zukünftige Physik und auch für mein eigenes Modell von der Struktur der Materie ist.
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