How big is Längen unter dieser Grenze sind nicht bestätigt.?

Dieser Eintrag ist eine Markierung, kein Objekt. Er zeigt, wo im Explorer die gemessenen Größen enden: Alles, was kleiner als diese Markierung dargestellt wird, ist entweder ein Teilchen ohne gemessene Größe oder eine Länge, die aus der Theorie stammt statt aus einer Messung. Die Markierung liegt bei 100 Attometern, also 10⁻¹⁶ Metern, etwa einem Siebzehntel der Breite eines Protons. Dieser Wert ist ein Näherungswert und selbst keine Messung.

Größe

Ein Attometer ist 10⁻¹⁸ Meter, ein Milliardstel eines Milliardstel Meters, also sind 100 Attometer 10⁻¹⁶ Meter. Die Schreibweise 10⁻¹⁶ bedeutet 1 geteilt durch eine 1 mit 16 Nullen dahinter. Unmittelbar über der Markierung liegen die kleinsten Objekte im Explorer, deren Größe gemessen wurde, das Neutron und das Proton. Ein Proton ist etwa 1,7 Femtometer (1,7 × 10⁻¹⁵ Meter) groß.

Der Wert der Markierung ist eine grobe Grenze zwischen diesen gemessenen Größen und den ungemessenen darunter. Das bedeutet nicht, dass kürzere Entfernungen unerreichbar wären. Experimente haben bei Entfernungen von weniger als einem Hundertstel der Länge der Markierung nach einer Größe von Quarks gesucht und keine gefunden.

Größenvergleiche

• Ein Proton, etwa 1,7 Femtometer groß, ist etwa 17-mal so breit wie die 100 Attometer der Markierung.
• Die Länge der Markierung ist mehr als 100-mal so groß wie der größte Wert, den Experimente für ein Quark zulassen, etwa 8,6 × 10⁻¹⁹ Meter.
• Etwa eine Million Längen von 100 Attometern würden, aneinandergereiht, die Breite eines Wasserstoffatoms ergeben, das etwa 0,1 Nanometer (ein Zehntel eines Milliardstel Meters) groß ist.
• Wären 100 Attometer auf 1 Millimeter vergrößert, wäre ein Proton etwa 17 Millimeter groß, und ein menschliches Haar wäre etwa 1 Million Kilometer breit, etwa das 2,6-Fache der Entfernung von der Erde zum Mond.

Wie kurze Entfernungen erforscht werden

Physiker untersuchen kurze Entfernungen, indem sie schnelle Teilchen auf ein Ziel schießen und beobachten, wie sie gestreut werden. Ein bewegtes Teilchen wie ein Elektron verhält sich zugleich wie eine Welle, und je mehr Energie es hat, desto kürzer ist seine Wellenlänge, also der Abstand von einem Wellenberg zum nächsten. Eine kürzere Wellenlänge kann feinere Details sichtbar machen.

In den späten 1960er-Jahren schossen Physiker von SLAC und dem MIT in den Vereinigten Staaten Elektronen mit Energien von bis zu etwa 20 GeV (Milliarden Elektronenvolt) auf Protonen. Bei dieser Energie beträgt die Wellenlänge eines Elektrons etwa 6 × 10⁻¹⁷ Meter, etwas kürzer als der Wert der Markierung und weit kleiner als ein Proton. Die Elektronen enthüllten im Inneren der Protonen kleine, harte Körner, die heute als Quarks bekannt sind.

Spätere Experimente untersuchten noch genauer. Am HERA-Beschleuniger ließ das ZEUS-Experiment Elektronen mit Protonen kollidieren und fand keinen Hinweis darauf, dass Quarks überhaupt eine Größe haben. 2016 berichtete es, dass der Radius eines Quarks kleiner als 4,3 × 10⁻¹⁹ Meter sein muss.

Was unterhalb der Markierung liegt

Unterhalb der Markierung zeigt der Explorer die sechs Quark-Sorten, vom Up-Quark bis zum Top-Quark, ein Neutrino und ein Hochenergie-Neutrino. Für keines von ihnen hat ein Experiment eine Größe gemessen, weshalb ihre Werte keine Messungen sind. Der Explorer zeigt außerdem die Reichweite der schwachen Wechselwirkung, die aus der Theorie geschätzt wird.

Ganz unten stehen Längen, die allein aus der Theorie stammen. Die Planck-Länge, 1,6 × 10⁻³⁵ Meter, wird aus drei physikalischen Konstanten berechnet, statt als Größe von irgendetwas gemessen zu werden. Superstrings, in der Größenordnung von etwa 10⁻³⁵ Metern, gehören zur Superstringtheorie, einer vorgeschlagenen Theorie von allem. Solche Theorien sind die spekulativsten und am wenigsten geprüften unter den Versuchen, die Kräfte der Natur zu vereinheitlichen.

Quellen

• Quarks. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• GUTs: The Unification of Forces. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
• The Nobel Prize in Physics 1990: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1990.
• Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. H. Abramowicz et al. (ZEUS Collaboration), Physics Letters B, 2016.
• Summary Tables: Baryons. Particle Data Group, 2025.
• Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
• The Standard Model. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
• Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
• Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
• Planck length. NIST CODATA, 2022.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Moon Fact Sheet. NASA, 2024.