Warum bleibt Materie stabil?

Warum ist Materie überhaupt stabil?

Seltsame Frage, werden Sie sagen. - Beim genauen Hinschauen ist es aber verblüffend, auf welch wackeligem Podest diese Ansicht steht.

Natürlich verschwinden normale Dinge nicht einfach aus unserer gewohnten Welt.

(Obwohl bei Schlüsseln und anderen Sachen des täglichen Gebrauchs schon mal der Verdacht naheliegt)

Andere verschwinden aber sehr wohl. Nehmen Sie ein Stück Uran 238 und lassen es ein paar

Milliarden Jahre liegen, dann befindet sich danach dort ein Stück Blei, wobei sich zwischendurch noch alle möglichen anderen Zwischenprodukte die Klinke in die Hand gaben. Einige nur für ein paar Minuten. Und zusätzlich ist eine ganze Menge Energie entwichen.

Materie verändert sich auch unter extremen Bedingungen. So werden in der Sonne Wasserstoffatome in Heliumatome umgewandelt. Der Wasserstoff verschwindet und Helium tritt an seine Stelle. Wir können aus sicherer Entfernung beobachten, welches Inferno dieser Prozess anrichtet.

Nehmen wir das Stück Blei, das aus Uran entstanden ist und plötzlich erscheint die ursprüngliche Frage, warum Materie stabil ist, doch berechtigt.

Fragt man sich doch, warum das nicht mit unserem Butterbrot passiert? - Morgens Salami drauf, mittags ist daraus Käse geworden.

Das passiert nicht, weil das Butterbrot aus stabilen Atomen besteht. Und stabil sind alle Atome, mit denen wir täglich zu tun haben, es sei denn, wir arbeiten in einem Kernkraftwerk und entsorgen den radioaktiven Müll.

Alle instabilen Atome, die es bei der Entstehung der Welt auch gegeben haben mag, haben sich transformiert, d.h. sie sind zu stabilen Zerfallsprodukten geworden. Nur einige mit extrem langer Halbwertszeit (und deren Zerfallsprodukte) sind noch da. Uran gehört dazu, ist aber in der Natur sehr selten.

Was hält  die unfassbare Energie dort auf engstem Raum zusammen? Elementare Kräfte, wie die Kernkraft und die elektromagnetische Kraft sind die Ursache. Die Quantenphysik definiert, dass Teilchen (Fachausdruck: Fermionen) nicht zur gleichen Zeit am gleichen Ort befinden, was sich rein mathematisch aus einer Schrödingerschen Gleichung der Quantenphysik ergibt. Dies verhindert, dass das negative Elektron einfach auf das positive Proton stürzt. Oder dass die positiven Protonen aus dem Atomkern fliegen, weil sie sich gegenseitig abstossen.

Seit der Quantenphysik weiß man aber auch,  dass die Bausteine der Materie ein reges Innenleben haben und sich deshalb neue Fragen zur Stabilität von Teilchen ergeben haben.

Offensichtlich fehlt den Physikern eine Theorie, die Relativitäts- und Quantentheorie vereinigen soll und das Rätsel der Gravitation mit einbezieht. Dazu gibt es Ansätze in völlig neuen Theorien, die wahrscheinlich noch Generationen von Physikern beschäftigen werden.