Basiswissen

Elektronen kann man eine Masse zuordnen. Sie wiegen ungefähr den 1836ten Teil eines Protons oder Neutrons. Man kann sie also als Materie betrachten. Eigentlich stellt man sich Materie immer so vor, als nehme sie auch einen Raum ein (res extensa). Im Falle von Elektronen ist aber unklar, ob sie überhaupt Raum benötigen. Was aber raumlose Materie sein soll, ist ebenso unklar.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Man sieht eine blaue Kugel vor samtschwarzem Hintergrund.☛

Wie sicher ist die Ausdehnungslosigkeit?

Es gibt keine theoretischen Gründe, dass ein Elektron keine Ausdehnung hat.

Es gibt aber auch keine zwingenden Gründe die für eine Ausdehnung sprechen.

Gründe gibt es aber, die jeweils gegen jede der beiden Annahmen sprechen können.

Es gibt aber verschiedene Messungen, die eine maximale Elektronengröße abschätzen:

Die experimentielle Obergrenze liegt zurzeit (2020) bei etwa 10 hoch -19 Metern.

Ein Elektron ist recht sicher kleiner als dieser Durchmesser.

Ob es aber überhaupt einen Durchmesser hat, bleibt unklar.

Vielleicht ist ein Elektron ein Massepunkt ↗

Was ist die res extensa?

Der Mathematiker, Physiker und Philosoph Rene Descartes teilte die Welt in zwei Seinsformen ein: die res cogitans und die res extensa. Die res cogitans, auf Deutsch so viel wie denkende Substanz, würde man heute vielleicht als Geist oder Bewusstsein bezeichnen. Descartes hielt sie für ausdehnungslos. Ihr gegenüber stelle er die körperhaften Dinge, alles was Ausdehnung im Raum hat, eben die res extensa. Wenn ein Elektron tatsächlich keinen Durchmesser hätte, also ausdehnungslos wäre, würde es weder unter Descartes res cogitans fallen (es denkt wahrscheinlich nicht), wäre aber auch keine echte res extensa, weil es ja keine Ausdehnung hätte. Zu Descartes Zeiten war es undenkbar, sich etwas mit Masse vorzustellen, das keine Ausdehnung hat. Mehr zu diesem philosophischen Gedanken steht im Artikel zur res extensa ↗

Eigenschaften ohne Teilchen?

Stellt man sich ein Elektron als Teilchen vor, so hat man dabei meist das Bild eines kleinen kugelartigen Dinges vor dem geistigen Auge. Ein Elektron hat dabei eine Masse und auch eine elektrische Ladung. Wie aber soll man sich ein Teilchen ohne jede Größe vorstellen? Ähnlich schwer vorstellbar sind auch Teilchen des Lichts, die keine Masse haben, etwa das Photon. Dennoch müssen Physiker nach Wegen suchen, sich die Befunde ihrer Experimente und Theorien vorstellbar zu machen. Eine Physik, die ganz ohne die Idee fester, materieller Teilchen, einer res extensa aukommen will ist die sogenannte Tropentheorie ↗

Fußnoten

[1] Lorenzo Curtis: Atomic Structure and Lifetimes. A Conceptual Approach. Cambridge University Press. 2003. ISBN: 0-521-82939-9. Seite 74: "The minimum radius for a mechanically spinning electron model that will yield a value for the electromagnetic inertia that does not exceed its observed mass (the so-called "classical electron-radius") leads to a tangential velocity much greater than the speed of light. Thus, any attemp to gain conceptual insights by considering the electron as anything other than a point particle are ill-conceived and counter-pedagogic." [1]

[2] Der Mathematiker Stephen Wolfram (geboren 1959) schreibt: "But what exactly are particles? As far as present-day experiments can tell, electrons, for example, have zero size and no substructure." In: Stephen Wolfram: A New Kind of Science. 2002. ISBN: 1-57955-008-8. Dort das Kapitel "Elementary Particles". Dort die Seite 525.