Wie sehen Zuckerkristalle aus? Welche charakteristische Bauweise weist ein Zuckermolekül auf? Was befindet sich im Inneren des Atomkerns? Diesen Fragen kann man in der Simulation "Größenverhältnisse im Atom" auf den Grund gehen.
Moleküle, Atome und Protonen als Simulation erleben
In der Simulation kann man in das Innere eines Atoms zoomen. Hierfür muss man einfach den roten Hebel auf den gewünschten Wert der Skala bewegen. Folgende Stationen gilt es zu erkunden:
Zuckerwürfel (1 Zentimeter)
Ein Stück Würfelzucker besteht aus vielen kleinen Zuckerkristallen. Er entsteht, indem man die kleinen Zuckerkristalle mit Feuchtigkeit zu einem Würfel presst.
Zuckerkristall (1 Millimeter)
Zucker kommt meistens in Kristallen vor, die entstehen, wenn man Wasser aus einer Zuckerlösung verdunsten lässt. Die Kristalle wiederum bestehen aus Molekülen – im ganzen Würfel etwa 3 Trilliarden.
Zuckermolekül (1 Nanometer)
Unser Würfelzucker besteht aus Saccharose-Molekülen. Saccharose ist ein Disaccharid, das heißt, ein Molekül besteht aus zwei Einfachzuckern – Glucose und Fructose. Zuckermoleküle sind Verbindungen aus Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Wasserstoff-Atomen.
Atome sind nicht die kleinsten Teilchen
Atom (150 Picometer)
Atome sind die Bausteine der Moleküle. Sie bestehen aus einem Atomkern und Elektronen – beim Kohlenstoffatom genau sechs Stück –, die eine kugelförmige Hülle um den Kern bilden. Die genaue Größe eines Atoms anzugeben ist schwierig, weil diese je nach Umgebung unterschiedlich ist. Der größte Teil des Atoms ist die Hülle – verglichen damit ist der Atomkern winzig.
Atomkern (4 Femtometer)
Obwohl er winzig klein ist, enthält der Kern fast die gesamte Masse des Atoms. Ein Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen. Beim Kohlenstoffatom sind es sechs Protonen und sechs Neutronen.
Proton (2 Femtometer)
Das Proton und sein Partner, das Neutron, sind die Bausteine des Atomkerns. Sie sind ungefähr gleich groß und unterscheiden sich durch ihre Ladung – das Neutron ist ungeladen, das Proton positiv geladen. Auch Protonen und Neutronen selbst bestehen wieder aus kleineren Teilchen, aus drei Quarks.
Quarks (unter 1 Attometer)
Anders als der Name "Atom" (griechisch für "unteilbar") sagt, lassen sich Atome sehr wohl noch weiter teilen – bis zu den Quarks. Diese sind nach heutigem Forschungsstand tatsächlich die kleinsten Teilchen, aus denen Materie besteht. Aus Messungen weiß man, dass sie kleiner als 1 Attometer sein müssen – vermutlich haben sie sogar überhaupt keine Ausdehnung und sind punktförmig.
