Proton und Gemeine Hasel (Corylus avellana): Unterschied zwischen den Seiten

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Das '''Proton''' [{{IPA|ˈproːtɔn}}] ([[Plural]] ''Protonen'' [{{IPA|proˈtoːnən}}]; von [[Altgriechische Sprache|altgriechisch]] {{lang|grc|τὸ πρῶτον}} ''to prōton'' ‚das erste‘)<ref>[[Wilhelm Gemoll]]: ''Griechisch-Deutsches Schul- und Handwörterbuch.'' München/Wien 1965.</ref> ist ein stabiles, elektrisch positiv geladenes [[Hadron]]. Sein Formelzeichen ist <math>\mathbf{p}</math>. Das Proton gehört neben dem [[Neutron]] und dem [[Elektron]] zu den Bausteinen der [[Atom]]e, aus denen alle alltägliche [[Materie (Physik)|Materie]] zusammengesetzt ist.
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{{Taxobox
| Taxon_Name      = Gemeine Hasel
| Taxon_WissName  = Corylus avellana
| Taxon_Rang      = Art
| Taxon_Autor      = [[wikipedia:Carl von Linné|L.]]
| Taxon2_Name      = Hasel
| Taxon2_LinkName  = Hasel (Botanik)
| Taxon2_WissName  = Corylus
| Taxon2_Rang      = Gattung
| Taxon3_Name      = Haselnussgewächse
| Taxon3_WissName  = Coryloideae
| Taxon3_Rang      = Unterfamilie
| Taxon4_Name      = Birkengewächse
| Taxon4_WissName  = Betulaceae
| Taxon4_Rang      = Familie
| Taxon5_Name      = Buchenartige
| Taxon5_WissName  = Fagales
| Taxon5_Rang      = Ordnung
| Taxon6_Name      = Eurosiden I
| Taxon6_Rang      = ohne
| Bild            = Illustration Corylus avellana0.jpg
| Bildbeschreibung = Gemeine Hasel (''Corylus avellana''), Illustration <br /> A Zweig mit männlichen Blütenkätzchen, <br /> B Zweig mit Laubblättern, <br /> C Haselnuss in ihren Hüllblättern, <br /> 4 weibliche Blüte, besteht nur aus Fruchtknoten und roter Narbe, <br /> 5 reife Haselnuss.
}}


Der [[Atomkern]] des gewöhnlichen [[Wasserstoff]]s ist ein einzelnes Proton, daher wird das Proton auch als Wasserstoffkern oder Wasserstoff[[ion]] bezeichnet. Diese Bezeichnungen sind jedoch nicht eindeutig, weil es [[Isotop]]e des Wasserstoffs gibt, die zusätzlich ein oder zwei [[Neutron]]en im Kern enthalten.
Die '''Gemeine Hasel''' (''Corylus avellana''), auch '''Haselstrauch''' oder '''Haselnussstrauch''' genannt, ist eine Pflanzeart aus der Familie der [[wikipedia:Birkengewächse|Birkengewächse]] (Betulaceae). Sie ist ein meist rund fünf Meter hoch werdender sommergrüner Strauch, der in Europa und Kleinasien heimisch und in Mitteleuropa sehr häufig ist. Bekannt ist sie für ihre essbaren, seit Jahrtausenden vom Menschen genutzten Früchte, die Haselnüsse. Der Großteil der im Handel erhältlichen Haselnüsse stammt jedoch von der nahe verwandten [[wikipedia:Lambertshasel|Lambertshasel]] (''Corylus maxima'').  


== Aufbau ==
Das Art-[[wikipedia:Epitheton|Epitheton]] ''avellana'' bezieht sich auf die antike italienische Stadt [[wikipedia:Abella|Abella]], heute [[wikipedia:Avella (Kampanien)|Avella]], in der heutigen [[wikipedia:Provinz Avellino|Provinz Avellino]] in [[wikipedia:Kampanien|Kampanien]] nahe dem [[wikipedia:Vesuv|Vesuv]]. Die Region ist für ihren Haselnussanbau schon seit dem Altertum bekannt.
Das Proton besteht aus zwei [[Up-Quark]]s und einem [[Down-Quark]] (Formel uud). Diese drei [[Valenzquark]]s werden von einem [[Seequark|„See“]] aus [[Gluon]]en und Quark-Antiquark-Paaren umgeben. Nur ungefähr 1 Prozent der Masse des Protons kommt von den Massen der Valenzquarks, der Rest stammt von der Bewegungs- und Bindungsenergie zwischen Quarks und den Gluonen, wobei letztere als Kraft-[[Austauschteilchen]] die [[starke Kraft]] zwischen den Quarks vermitteln.<ref name="Durr:2008zz">S. Dürr et al.: [http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/322/5905/1224 ''Ab initio determination of Light Hadron Masses.''] Science 322 (2008) S. 1224–1227</ref>
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Der [[Durchmesser]] eines freien Protons beträgt etwa 1,7&#8239;·&#8239;10<sup>−15</sup>&nbsp;m.
<!-- Vor Änderungen am Durchmesser bitte unbedingt die Diskussionsseite beachten und die Änderungen dort absprechen! -->
Das Proton ist wie das Neutron ein [[Baryon]].


== Eigenschaften ==
== Merkmale ==
Das Proton ist das einzige stabile [[Hadron]] und das leichteste [[Baryon]]. Da ein Zerfall immer nur zu leichteren Teilchen führen kann, muss das Proton wegen der Baryonenzahlerhaltung nach dem [[Standardmodell]] stabil sein. Experimente am [[Kamiokande]] lassen auf eine [[Halbwertzeit]] von mindestens 10<sup>32</sup> Jahren schließen. Die Suche nach dem [[Protonenzerfall]] ist für die Physik von besonderer Bedeutung, da sie einen möglichen Test für Theorien jenseits des Standardmodells darstellt.
Die Hasel wächst in der Regel als vielstämmiger, aufrechter [[Strauch]] von fünf bis sechs Metern Höhe. Die Verzweigung ist [[Sympodium|sympodial]]. In seltenen Fällen wächst sie als [[Baum]] und wird dann bis zu zehn Meter hoch. Sie ist sommergrün und bildet [[Stockausschlag|Stockausschläge]]. An der Stammbasis entstehen Schösslinge, die im ersten Jahr mehrere Meter hoch werden können, sich aber erst im zweiten Jahr verzweigen und noch später zur Seite biegen. Diese Schösslinge sorgen für den strauchförmigen Wuchs, da die Verzweigung der Hasel ansonsten [[Akrotonie|akroton]] (an der Spitze) gefördert ist. Der Stammdurchmesser ([[Brusthöhendurchmesser|BHD]]) kann 15 bis 18 Zentimeter erreichen. Das Höchstalter der Hasel liegt bei 80 bis 100 Jahren.


Das magnetische Moment lässt sich nach dem vereinfachten Quarkmodell auf der Ebene der [[Konstituentenquark]]s zu <math>\vec{\mu_{\rm p}} = \tfrac{4}{3}\vec{\mu_{\rm u}} - \tfrac{1}{3}\vec{\mu_{\rm d}} = +2{,}79\, \vec{\mu_\mathrm{N}}</math> berechnen. Dabei ist <math>\mu_\mathrm{N}</math> das [[Kernmagneton]];  <math>\mu_{\rm u}, \mu_{\rm d}</math> sind die Momente zu den Massen des jeweiligen Konstituentenquark mit dem g-Faktor 2. Das Ergebnis stimmt mit gemessenen Werten annähernd überein.
=== Knospen und Triebe ===
Die [[Winterknospe]]n sind stumpf eiförmig, fünf bis sieben Millimeter lang und seitlich leicht zusammengedrückt. Die Knospen sind am Rand bewimpert. An der Lichtseite sind sie rotbraun, im Schatten grün. Die scheinbaren Endknospen sind breit eiförmig und nur kaum größer als die Seitenknospen.


Protonen können aus dem [[Betazerfall]] von Neutronen entstehen:
Junge Triebe sind im Querschnitt rund und haben ein kleines, rundes [[Mark (Botanik)|Mark]]. Die Triebe sind mit kurzen Haaren dicht besetzt und haben auch etliche große, helle [[Lentizelle]]n. Die Triebspitze ist durch rotbraune Drüsenhaare gekennzeichnet. In den Blattnarben sind fünf Leitbündel sichtbar. Die jungen Triebe sind relativ dünn und wachsen etwas zick-zack-förmig.
: <math>\mathrm{n}\rightarrow\mathrm{p}+\mathrm{e}^-+\bar{\nu}_e + 0{,}78\,\mathrm{MeV} </math>


Der umgekehrte Prozess tritt z.&nbsp;B. bei der Entstehung eines [[Neutronenstern]]s auf und ist auch unter Normalbedingungen theoretisch möglich, aber statistisch extrem selten, da drei Teilchen mit genau abgestimmten Energien gleichzeitig zusammenstoßen müssten.  
=== Blätter ===
[[Datei:Corylus avellana 001.jpg|mini|Blatt]]
Die [[Blatt (Pflanze)|Blätter]] stehen zweizeilig [[Phyllotaxis|wechselständig]] an den Trieben, an aufrechten Trieben jedoch spiralig. Der Blattstiel ist einen halben bis zwei Zentimeter lang und drüsig behaart. Die [[Blatt (Pflanze)#Blattspreite|Blattspreite]] ist runzelig, sieben bis dreizehn Zentimeter lang und sechs bis zehn Zentimeter breit. Die [[Blattform#Gestalt der Spreite|Form]] ist rundlich bis verkehrt eiförmig. Die Spreitenspitze ist eine kurze Spitze, die Blattbasis ist oft etwas asymmetrisch und herzförmig. Der [[Blattform#Spreitenrand|Blattrand]] ist grob doppelt gesägt. Die Blattoberseite ist zerstreut behaart und deutlich dunkler als die Unterseite. Die zwei kleinen, eiförmigen Nebenblätter fallen nach dem Blattaustrieb bald ab.


Jedoch kann ein in einem sehr protonenreichen [[Atomkern]] gebundenes Proton sich durch [[Betazerfall|Beta-plus-Zerfall]] oder [[Elektroneneinfang]] in ein Neutron verwandeln.  
Sonnen- und Schattenblätter unterscheiden sich in ihrer Anatomie. Je weniger Licht ein Blatt erhält, umso kürzer sind die [[Parenchym#Palisadenparenchym|Palisadenzellen]]. Im Herbst vergilben die Blätter vom Rand her, bevor sie abfallen.


Das [[Antimaterie]]-Teilchen ([[Antiteilchen]]) zum Proton ist das [[Antiproton]], das 1955 erstmals von [[Emilio Segrè]] und [[Owen Chamberlain]] künstlich erzeugt wurde, was den Entdeckern den [[Nobelpreis für Physik]] des Jahres 1959 einbrachte. Es hat dieselbe Masse wie das Proton, aber elektrisch negative Ladung.
=== Holz und Rinde ===
[[Datei:Corylus avellana12.jpg|mini|Astquerschnitt der Gemeinen Hasel]]
Das [[Holz]] der Hasel ist mäßig hart und zäh. Es besitzt eine rötlich-weiße Farbe, wobei zwischen [[Splintholz|Splint]]- und [[Kernholz]] kein Unterschied besteht. Die [[Rohdichte]] des Holzes (r<sub>15</sub>) beträgt 0,57 bis 0,63&nbsp;g/cm³.


== Protonen als Bestandteile von Atomkernen ==
Die Hasel bildet keine [[Borke]] aus. Ihr Abschlussgewebe auch auf alten Zweigen ist eine glatte, glänzend graubraune [[Rinde]]. Auf ihr sitzen querstehende, helle [[Lentizellen]]. Im Alter bekommt die Rinde Längsrisse.
Der [[Atomkern]] fast aller [[Nuklid]]e besteht aus Protonen und [[Neutron]]en, den [[Nukleon]]en; die einzige Ausnahme ist das häufigste Wasserstoff-Atom <sup>1</sup>H, dessen Atomkern nur aus einem einzelnen Proton besteht (siehe auch [[Proton (Chemie)]]). Die Anzahl der Protonen im Atomkern, die [[Ordnungszahl]] des jeweiligen [[Chemisches Element|Elements]], bestimmt – über die durch die Protonen bestimmte Elektronenzahl – dessen chemische Eigenschaften. Atome mit gleicher Protonenzahl, aber unterschiedlicher Neutronenzahl werden [[Isotop]]e genannt und haben nahezu identische chemische Eigenschaften.


Die Protonen im Atomkern tragen zur atomaren Gesamtmasse bei. Die [[starke Wechselwirkung]] zwischen Protonen und Neutronen ist für den Erhalt und die Stabilität des Atomkerns verantwortlich. Während die positiv geladenen Protonen untereinander sowohl anziehende (starke Wechselwirkung) als auch abstoßende Kräfte ([[elektromagnetische Wechselwirkung]]) erfahren, tritt zwischen Neutronen untereinander und zwischen Neutronen und Protonen keine elektrostatische Kraft auf.
=== Blüten ===
Die Hasel ist [[Monözie|monözisch]], d.&nbsp;h. eine Pflanze verfügt über weibliche und männliche [[Blütenstände]]. Diese stehen in [[Sympodium|dichasialen]] Teilblütenständen. Letztere stehen entweder zu vielen und bilden [[Kätzchen]] (männliche Blüten) oder sie stehen zu mehreren und bleiben von der Knospe eingeschlossen (weibliche Blüten). Die Hasel hat ihre Blütezeit im Februar/März vor dem Laubaustrieb und ist als Frühblüher ein wichtiger Pollenlieferant für Honigbienen. An warmen, sonnigen Wintertagen werden allerdings nur die männlichen Kätzchen angeflogen, da die weiblichen Blüten weder duften noch Nektar anbieten.<ref name="kremer">Bruno P. Kremer: ''Strauchgehölze''. Niedernhausen 2002, ISBN 3-576-11478-5.</ref> Die Bestäubung erfolgt in jedem Fall durch den Wind ([[Anemophilie]]), die Blüten sind daher recht unscheinbar. Ein einziges Kätzchen enthält etwa 2&nbsp;Millionen Pollenkörner.<ref name="Duell">Ruprecht Düll, Herfried Kutzelnigg: ''Taschenlexikon der Pflanzen Deutschlands.'' 2005, ISBN 3-494-01397-7.</ref> Mit etwa zehn Jahren tragen die Sträucher das erste Mal Früchte.
[[Datei:Corylus avellana Pollenkorn 400x.jpg|mini|Pollenkorn der Gemeinen Hasel in Glycerin]]


Das ''[[Diproton]]'', das fiktive Helium-Isotop <sup>2</sup>He, dessen Kern lediglich aus zwei Protonen bestünde, ist nicht „teilchenstabil“, denn zwei Protonen können sich wegen des [[Pauli-Prinzip]]s – im Gegensatz zum Proton und Neutron beim [[Deuteron]] – nur in einem [[Singulett]]-Zustand mit antiparallelen Spins befinden. Auf Grund der starken Spinabhängigkeit der Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung ist dieser aber energetisch angehoben und daher nicht gebunden. Erst mit einem weiteren Neutron im Kern erhält man das stabile <sup>3</sup>He.
Die männlichen Blütenstände entstehen bereits im Herbst des Vorjahres und überwintern nackt. Meist stehen zwei bis vier Blütenstände an der Spitze oder in Blattachseln letztjähriger Triebe. Zur Blüte strecken sie sich auf acht bis zehn Zentimeter Länge. Die Einzelblüten stehen in der Achsel eines flaumig behaarten [[Tragblatt]]s, am Blütenstiel sitzen zwei [[Vorblatt|Vorblätter]]. Ein [[Blütenhülle|Perianth]] fehlt, sodass die Blüte aus vier [[Staubblatt|Staubblättern]] mit je zwei Antheren besteht. Der [[Pollen]] der Hasel besitzt drei Keimporen.


Über den [[Kernphotoeffekt]] können Protonen durch hochenergetische [[Photon]]en aus dem Kern gelöst werden, ebenso in anderen [[Kernreaktion]]en durch Stoß schneller Protonen, Neutronen oder [[Alphateilchen]].
Die weiblichen Blüten stehen in zweiblütigen [[Sympodium|Dichasien]]. Diese bilden zu mehreren den weiblichen Blütenstand, der jedoch auch bei der Blüte von den Knospenschuppen umschlossen bleibt. Lediglich die roten [[Narbe (Botanik)|Narben]] ragen aus der Knospe hervor. Das Dichasium besteht aus dem Deckblatt, den beiden Vorblättern der fehlenden Mittelblüte, sowie den beiden Seitenblüten, die entwickelt sind. Die Seitenblüten sind von zwei miteinander verwachsenen Vorblättern umgeben, die später zur Fruchthülle werden. Die Blüte besteht aus dem [[Stempel (Botanik)|Stempel]], der aus zwei verwachsenen [[Fruchtblatt|Fruchtblättern]] besteht. Der [[Fruchtknoten]] ist durch Scheidewände (Septen) in zwei Fächer geteilt, von denen jeder eine [[Samenanlage]] enthält. In der Regel entwickelt sich nur eine Samenanlage.


Bei Kernen mit besonders hoher oder besonders geringer Neutronenzahl kann es zu spontaner Nukleonenemission, also Protonen- oder Neutronenemission, kommen. Man spricht hier von Protonen- bzw. Neutronenstrahlung. Die Halbwertszeiten sind hierbei stets sehr kurz. Bei extremem Protonenüberschuss (wie zum Beispiel beim Eisenisotop <sup>45</sup>Fe) kann der Zwei-Protonen-Zerfall auftreten, bei dem sogar zwei Protonen gleichzeitig abgestrahlt werden (siehe hierzu den Hauptartikel [[Radioaktivität]]).
=== Früchte ===
[[Datei:Corylus avellana ripe nuts.jpg|mini|Reife Früchte der Haselnuss, ganz rechts nach der Trocknung]]
Nach der [[Befruchtung]] werden die Scheidewände des Fruchtknotens reduziert, es entwickelt sich eine einsamige [[Nussfrucht]]. Selten entwickeln sich beide Samenanlagen zu Samen aus. Die beiden Vorblätter der Blüte entwickeln sich zur Fruchthülle, der [[Fruchtbecher|Cupula]], die bei der Gemeinen Hasel glockenförmig ist und einen zerrissen gezähnten Rand aufweist. Das rundliche Mal an der Unterseite der Frucht ist die ehemalige Ansatzstelle an der Cupula. Die Nuss ist seitlich leicht zusammengedrückt. An der Flachseite gibt es eine leichte, längsorientierte Eintiefung. Dies sind die Kommissuren, die Stellen, wo die beiden Fruchtblätter aneinanderstoßen. An der Schmalseite besitzt jede Nusshälfte eine leichte Erhebung: dies ist die Mediane jedes Fruchtblattes. Hier lässt sich die Nuss am leichtesten spalten.


== Streuprozesse von oder an Protonen ==
In der Nuss befindet sich ein einziger großer Samen ohne [[Endosperm]]. Die [[Samenschale]] (Testa) ist dünn und häutig. An einer Schmalseite liegt ihr die Columella an: das ist die Zentralsäule des Fruchtknotens, die sich bei der reifen Frucht von der basalen Ansatzstelle bis zur Spitze des Samens zieht. Sie ist die Verbindung zwischen Mutterpflanze und Samen. Der Achsenkörper des Embryos sitzt dementsprechend an der Spitzenseite des Samens, die Keimblätter füllen den restlichen Teil des Samens aus. Sie sind Speicherorgane, die hauptsächlich fette Öle speichern.
Streuexperimente mit Protonen an anderen Nukleonen werden durchgeführt, um die Eigenschaften der Nukleon-Nukleon-Wechselwirkungen zu erforschen. Bei der Streuung an Neutronen ist die starke Wechselwirkung die dominierende Kraft; die elektromagnetische und erst recht die schwache Wechselwirkung sind hier vernachlässigbar. Streut man Protonen an Protonen, so muss zusätzlich die [[Coulomb-Kraft]] berücksichtigt werden. Die Kernkräfte hängen zudem noch vom Spin ab. Ein Ergebnis des Vergleichs der p-p-Streuung mit der n-n-Streuung ist, dass die Kernkräfte unabhängig vom Ladungszustand der Nukleonen sind (der Anteil der Coulombkraft am [[Wirkungsquerschnitt]] der p-p-Streuung wird hierbei abgezogen, um nur die Wirkung der Kernkräfte zu vergleichen).


Mit elastischen oder quasielastischen Streuungen von Elektronen an Protonen lässt sich der [[Formfaktor (Physik)|Formfaktor]] des Protons bestimmen.
Die Samen der Haselnuss enthalten rund 60 % fettes Öl. 100 Gramm enthalten rund 2700&nbsp;kJ Energie. Siehe dazu auch den Infokasten rechts.


Durch Streuung eines [[Spinpolarisation|polarisierten]] 1,16-[[Elektronenvolt|GeV]]-Elektronenstrahls an Protonen ist deren [[schwache Ladung]] genau gemessen worden. Dabei wurde ausgenutzt, dass nur bei der schwachen Wechselwirkung die [[Paritätsverletzung|Nichterhaltung der Parität]] gilt.<ref> The Jefferson Lab Q-weak Collaboration: Precision measurement of the weak charge of the proton. ''Nature'' Bd. 557 (2018) Seite 207–211, [[doi:10.1038/s41586-018-0096-0]]</ref>
Die Nüsse werden von Kleinsäugern ([[Eichhörnchen]], [[Bilche]]n, [[Mäuse]]n) und Vögeln ([[Kleiber (Art)|Kleibern]] und [[Eichelhäher|Hähern]]) verbreitet. Diese Tiere nutzen die Nüsse als Nahrung, durch verlorene Nüsse und vergessene Nahrungsverstecke sorgen sie zugleich für die Ausbreitung der Samen. Erntezeit ist üblicherweise September/Oktober.


== Weitere Reaktionen des Protons (Astrophysik) ==
== Siehe auch ==  
* [[Proton-Proton-Reaktion]]en sind eine von zwei [[Kernfusion|Fusionsreaktionen]] beim [[Wasserstoffbrennen]].
* {{WikipediaDE|Gemeine Hasel}}
* Bei einer [[Protonenanlagerung]] im sogenannten [[p-Prozess]] überwindet ein schnelles Proton die Abstoßung durch die Coulombkraft und wird Bestandteil des getroffenen Atomkerns.
 
== Aktuelle Forschungsgebiete ==
Die Eigenschaften des Protons erforscht man u.&nbsp;a. in Anlagen wie dem [[Super Proton Synchrotron]] (SPS) und dem [[Large Hadron Collider]] (LHC) des [[CERN]]s, dem [[Tevatron]] im [[Fermilab]] oder [[Deutsches Elektronen-Synchrotron#HERA|HERA]].
 
Die Forschung mit Proton-Antiproton-Kollisionen dient unter anderem der Suche nach einer Physik jenseits des Standardmodells.<ref>Suche nach Physik außerhalb des Standardmodells in Proton-Antiproton-Kollisionen mit Leptonen und Jets im Endzustand; Thomas Nunnemann; [http://www.etp.physik.uni-muenchen.de/dokumente/talks/fakkolloq_nunnemann_060705.pdf Weblink zu PDF Vortrag]</ref>
 
Messungen der [[Lamb-Verschiebung]] am [[Myonischer Wasserstoff|myonischen Wasserstoff]], also am gebundenen System aus [[Myon]] und Proton, ergaben 2010 für den Ladungsradius des Protons einen um 4 % geringeren als den bisher angenommenen Wert, der u.&nbsp;a. aus Streuversuchen an Elektronenbeschleunigern ermittelt worden war. Da das Myon viel schwerer als das Elektron ist, kommt es dem Proton viel näher. Das macht  bei myonischen Atomen den Einfluss der Ausdehnung des Protons auf das Spektrum genauer messbar. Der Unterschied im Protonenradius lag im Bereich von vier Standardabweichungen. Das fand damals große Aufmerksamkeit, da es Fragen in Bezug zur [[Quantenelektrodynamik]] aufwirft, die eigentlich als die besterforschte physikalische Theorie gilt, die zum Beispiel die Energieniveaus im Wasserstoffatom bis auf 12 Dezimalstellen genau vorhersagt.<ref>{{Literatur | Autor = [[Randolf Pohl]] et al.<!--, Aldo Antognini, François Nez, Fernando D. Amaro, François Biraben, João M. R. Cardoso, Daniel S. Covita, Andreas Dax, Satish Dhawan, Luis M. P. Fernandes, Adolf Giesen, Thomas Graf, [[Theodor W. Hänsch]], Paul Indelicato, Lucile Julien, Cheng-Yang Kao, Paul Knowles, Eric-Olivier Le Bigot, Yi-Wei Liu, José A. M. Lopes, Livia Ludhova, Cristina M. B. Monteiro, Françoise Mulhauser, Tobias Nebel, Paul Rabinowitz, Joaquim M. F. dos Santos, Lukas A. Schaller, Karsten Schuhmann, Catherine Schwob, David Taqqu, João F. C. A. Veloso, Franz Kottmann--> | Titel = The size of the proton | Sammelwerk = Nature | Band = 466 | Nummer = 7303 | Jahr = 2010 | Seiten = 213–216 | DOI=10.1038/nature09250}}</ref> Auch Abweichungen vom [[Standardmodell]] wurden diskutiert, einer der beteiligten Physiker ([[Randolf Pohl]]) hält aber eine Abweichung der Rydbergkonstante von bisher akzeptierten Werten für wahrscheinlicher.<ref>[https://www.quantamagazine.org/proton-radius-puzzle-deepens-with-new-measurement-20160811 Natalie Wolchover, New Measurement Deepens Proton Puzzle, Quanta Magazine, 11. August 2016]</ref> 2016 wurde die Abweichung auch an myonischen Deuterium-Atomen bestätigt. 2017 wurde eine Abweichung zu den Wasserstoff-Standarddaten auch bei Messungen an gewöhnlichem Wasserstoff entdeckt (in Höhe 3,3 Standardabweichungen sowohl bei Protonenradius als auch bei [[Rydbergkonstante]]).<ref>[http://www.pro-physik.de/details/news/10655019/Geschrumpftes_Proton.html Geschrumpftes Proton], Pro Physik, 6. Oktober 2017</ref><ref>A. Beyer et al.: The Rydberg constant and proton size from atomic hydrogen, Science, Band 358, 2017, S. 79</ref> Dafür mussten zwei Übergänge gemessen werden (neben 2s-1s der Übergang 2s-4p). Das Experiment stellt eine der bisher genauesten Messungen der Laserspektroskopie dar.
 
In [[Terrestrischer Gammablitz|Terrestrischen Gammablitzen]] könnten neben anderen Masseteilchen auch Protonen mit Energien bis zu 30&nbsp;MeV auftreten.<ref>Köhn, C., Ebert, U.: Calculation of beams of positrons, neutrons and protons associated with terrestrial gamma-ray flashes. ''J. Geophys. Res. Atmos.'' (2015), vol. 23, {{doi|10.1002/2014JD022229}}</ref> Jedoch ist die Zeitskala, auf der terrestrische Protonenstrahlen gemessen werden können, deutlich länger als für terrestrische Gammablitze.<ref>Köhn, C., Diniz, G., Harakeh, M.N.: Production mechanisms of leptons, photons, and hadrons
and their possible feedback close to lightning leaders. ''J. Geophys. Res. Atmos.'' (2017), vol. 122, {{doi|10.1002/2016JD025445}}</ref>
 
== Technische Anwendungen ==
Beschleunigte Protonen werden in der Medizin im Rahmen der [[Protonentherapie]] zur Behandlung von Tumorgewebe eingesetzt. Dies ist eine im Vergleich zur konventionellen Röntgenbestrahlung schonendere Therapie, da die Protonen ihre Energie im Wesentlichen erst in einem eng begrenzten Tiefenbereich im Gewebe abgeben ([[Bragg-Peak]]). Das Gewebe, das sich auf dem Weg dorthin befindet, wird deutlich weniger belastet (Faktor 3 bis 4), das Gewebe dahinter wird im Vergleich zur Röntgen-[[Radiotherapie]] relativ wenig belastet.
 
Protonen mit kinetischen Energien etwa im Bereich 10 bis 50 [[Elektronenvolt|MeV]] aus [[Zyklotron]]s dienen z. B. auch zur Herstellung protonenreicher [[Radionuklid]]e für medizinische Zwecke oder zur oberflächlichen [[Radioaktivität|Aktivierung]] von Maschinenteilen zwecks späterer Verschleißmessungen.
 
== Forschungsgeschichte ==
Protonen tauchten in der Forschung zuerst 1898 auf, als [[Wilhelm Wien]] feststellte, dass man die [[Geißlerröhre]] mit Wasserstoff füllen muss, um [[Kanalstrahlen]] mit dem größten Verhältnis von Ladung zu Masse zu erhalten<ref>Wilhelm Wien: Über positive Elektronen und die Existenz hoher Atomgewichte. In: Annalen der Physik. Band 318 (4), 1904, S. 669–677.</ref>. Diese Strahlung besteht aus Protonen.
 
1913 entwickelte [[Niels Bohr]] das nach ihm benannte Modell für das Wasserstoffatom, in dem ein [[Elektron]] einen positiv geladenen Atomkern umkreist. Dieser Kern ist ein Proton.
 
1919 entdeckte [[Ernest Rutherford]], dass im Atomkern des [[Stickstoff]] Atomkerne des Wasserstoffs vorhanden sind. Er nahm daraufhin an, dass alle Atomkerne aus Wasserstoffkernen aufgebaut sind und schlug für diese den Namen ''Proton'' vor. Dabei nahm er Bezug auf das Wort ''Protyle'', das eine hypothetische Grundsubstanz aller [[Materie (Physik)|Materie]] bezeichnet. [[William Prout]] hatte 1815 vermutet, dass Wasserstoff diese Substanz sei, so dass alle Atome aus Wasserstoffatomen aufgebaut seien.<ref>Rutherford in einer Fußnote zum Artikel "The Constitution of Atoms." von Orme Masson in ''The Philosophical Magazine, Vol 41 (1921), S.&nbsp;281–285.'': "…Finally the name "proton" met with general approval, particularly as it suggests the original term "protyle" given by Prout in his well-known hypothesis that all atoms are built up of hydrogen. The need of a special name for the nuclear unit of mass 1 was drawn attention to by Sir Oliver Lodge at the Sectional meeting, and the writer then suggested the name "proton."</ref>
 
== Siehe auch ==
* {{WikipediaDE|Proton}}
* {{WikipediaDE|Protonium}}
* {{WikipediaDE|Proton (Chemie)|Hydron}}: Zur Bedeutung des Protons in der Chemie bei Protonenübertragungsreaktionen ([[Säure-Base-Reaktion]]en) bzw. zum [[Säuren|Säurebegriff]] nach [[Wikipedia:Johannes Nicolaus Brønsted|Brønsted]] und [[Wikipedia:Thomas Lowry|Lowry]].
 
== Literatur ==
* Wolfgang Demtröder: ''Experimentalphysik'' (Band 4). 2. Auflage. Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-21451-8.
* Donald H. Perkins: ''Introduction to high energy physics.'' 4th edition. Cambridge University Press, 2000, ISBN 0-521-62196-8.


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
<references />
<references />


== Weblinks ==
[[Kategorie:Sträucher]]
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[[Kategorie:Schalenobst]]
{{Commons}}
[[Kategorie:Nussfrüchte]]
 
[[Kategorie:Elementarteilchen]]
[[Kategorie:Atom]]


{{Wikipedia}}
{{wikipedia}}

Version vom 12. Februar 2019, 13:13 Uhr

Gemeine Hasel

Gemeine Hasel (Corylus avellana), Illustration
A Zweig mit männlichen Blütenkätzchen,
B Zweig mit Laubblättern,
C Haselnuss in ihren Hüllblättern,
4 weibliche Blüte, besteht nur aus Fruchtknoten und roter Narbe,
5 reife Haselnuss.

Eurosiden I
Ordnung: Buchenartige (Fagales)
Familie: Birkengewächse (Betulaceae)
Unterfamilie: Haselnussgewächse (Coryloideae)
Gattung: Hasel (Corylus)
Art: Gemeine Hasel
Corylus avellana
L.

Die Gemeine Hasel (Corylus avellana), auch Haselstrauch oder Haselnussstrauch genannt, ist eine Pflanzeart aus der Familie der Birkengewächse (Betulaceae). Sie ist ein meist rund fünf Meter hoch werdender sommergrüner Strauch, der in Europa und Kleinasien heimisch und in Mitteleuropa sehr häufig ist. Bekannt ist sie für ihre essbaren, seit Jahrtausenden vom Menschen genutzten Früchte, die Haselnüsse. Der Großteil der im Handel erhältlichen Haselnüsse stammt jedoch von der nahe verwandten Lambertshasel (Corylus maxima).

Das Art-Epitheton avellana bezieht sich auf die antike italienische Stadt Abella, heute Avella, in der heutigen Provinz Avellino in Kampanien nahe dem Vesuv. Die Region ist für ihren Haselnussanbau schon seit dem Altertum bekannt.

Merkmale

Die Hasel wächst in der Regel als vielstämmiger, aufrechter Strauch von fünf bis sechs Metern Höhe. Die Verzweigung ist sympodial. In seltenen Fällen wächst sie als Baum und wird dann bis zu zehn Meter hoch. Sie ist sommergrün und bildet Stockausschläge. An der Stammbasis entstehen Schösslinge, die im ersten Jahr mehrere Meter hoch werden können, sich aber erst im zweiten Jahr verzweigen und noch später zur Seite biegen. Diese Schösslinge sorgen für den strauchförmigen Wuchs, da die Verzweigung der Hasel ansonsten akroton (an der Spitze) gefördert ist. Der Stammdurchmesser (BHD) kann 15 bis 18 Zentimeter erreichen. Das Höchstalter der Hasel liegt bei 80 bis 100 Jahren.

Knospen und Triebe

Die Winterknospen sind stumpf eiförmig, fünf bis sieben Millimeter lang und seitlich leicht zusammengedrückt. Die Knospen sind am Rand bewimpert. An der Lichtseite sind sie rotbraun, im Schatten grün. Die scheinbaren Endknospen sind breit eiförmig und nur kaum größer als die Seitenknospen.

Junge Triebe sind im Querschnitt rund und haben ein kleines, rundes Mark. Die Triebe sind mit kurzen Haaren dicht besetzt und haben auch etliche große, helle Lentizellen. Die Triebspitze ist durch rotbraune Drüsenhaare gekennzeichnet. In den Blattnarben sind fünf Leitbündel sichtbar. Die jungen Triebe sind relativ dünn und wachsen etwas zick-zack-förmig.

Blätter

Blatt

Die Blätter stehen zweizeilig wechselständig an den Trieben, an aufrechten Trieben jedoch spiralig. Der Blattstiel ist einen halben bis zwei Zentimeter lang und drüsig behaart. Die Blattspreite ist runzelig, sieben bis dreizehn Zentimeter lang und sechs bis zehn Zentimeter breit. Die Form ist rundlich bis verkehrt eiförmig. Die Spreitenspitze ist eine kurze Spitze, die Blattbasis ist oft etwas asymmetrisch und herzförmig. Der Blattrand ist grob doppelt gesägt. Die Blattoberseite ist zerstreut behaart und deutlich dunkler als die Unterseite. Die zwei kleinen, eiförmigen Nebenblätter fallen nach dem Blattaustrieb bald ab.

Sonnen- und Schattenblätter unterscheiden sich in ihrer Anatomie. Je weniger Licht ein Blatt erhält, umso kürzer sind die Palisadenzellen. Im Herbst vergilben die Blätter vom Rand her, bevor sie abfallen.

Holz und Rinde

Astquerschnitt der Gemeinen Hasel

Das Holz der Hasel ist mäßig hart und zäh. Es besitzt eine rötlich-weiße Farbe, wobei zwischen Splint- und Kernholz kein Unterschied besteht. Die Rohdichte des Holzes (r15) beträgt 0,57 bis 0,63 g/cm³.

Die Hasel bildet keine Borke aus. Ihr Abschlussgewebe auch auf alten Zweigen ist eine glatte, glänzend graubraune Rinde. Auf ihr sitzen querstehende, helle Lentizellen. Im Alter bekommt die Rinde Längsrisse.

Blüten

Die Hasel ist monözisch, d. h. eine Pflanze verfügt über weibliche und männliche Blütenstände. Diese stehen in dichasialen Teilblütenständen. Letztere stehen entweder zu vielen und bilden Kätzchen (männliche Blüten) oder sie stehen zu mehreren und bleiben von der Knospe eingeschlossen (weibliche Blüten). Die Hasel hat ihre Blütezeit im Februar/März vor dem Laubaustrieb und ist als Frühblüher ein wichtiger Pollenlieferant für Honigbienen. An warmen, sonnigen Wintertagen werden allerdings nur die männlichen Kätzchen angeflogen, da die weiblichen Blüten weder duften noch Nektar anbieten.[1] Die Bestäubung erfolgt in jedem Fall durch den Wind (Anemophilie), die Blüten sind daher recht unscheinbar. Ein einziges Kätzchen enthält etwa 2 Millionen Pollenkörner.[2] Mit etwa zehn Jahren tragen die Sträucher das erste Mal Früchte.

Pollenkorn der Gemeinen Hasel in Glycerin

Die männlichen Blütenstände entstehen bereits im Herbst des Vorjahres und überwintern nackt. Meist stehen zwei bis vier Blütenstände an der Spitze oder in Blattachseln letztjähriger Triebe. Zur Blüte strecken sie sich auf acht bis zehn Zentimeter Länge. Die Einzelblüten stehen in der Achsel eines flaumig behaarten Tragblatts, am Blütenstiel sitzen zwei Vorblätter. Ein Perianth fehlt, sodass die Blüte aus vier Staubblättern mit je zwei Antheren besteht. Der Pollen der Hasel besitzt drei Keimporen.

Die weiblichen Blüten stehen in zweiblütigen Dichasien. Diese bilden zu mehreren den weiblichen Blütenstand, der jedoch auch bei der Blüte von den Knospenschuppen umschlossen bleibt. Lediglich die roten Narben ragen aus der Knospe hervor. Das Dichasium besteht aus dem Deckblatt, den beiden Vorblättern der fehlenden Mittelblüte, sowie den beiden Seitenblüten, die entwickelt sind. Die Seitenblüten sind von zwei miteinander verwachsenen Vorblättern umgeben, die später zur Fruchthülle werden. Die Blüte besteht aus dem Stempel, der aus zwei verwachsenen Fruchtblättern besteht. Der Fruchtknoten ist durch Scheidewände (Septen) in zwei Fächer geteilt, von denen jeder eine Samenanlage enthält. In der Regel entwickelt sich nur eine Samenanlage.

Früchte

Reife Früchte der Haselnuss, ganz rechts nach der Trocknung

Nach der Befruchtung werden die Scheidewände des Fruchtknotens reduziert, es entwickelt sich eine einsamige Nussfrucht. Selten entwickeln sich beide Samenanlagen zu Samen aus. Die beiden Vorblätter der Blüte entwickeln sich zur Fruchthülle, der Cupula, die bei der Gemeinen Hasel glockenförmig ist und einen zerrissen gezähnten Rand aufweist. Das rundliche Mal an der Unterseite der Frucht ist die ehemalige Ansatzstelle an der Cupula. Die Nuss ist seitlich leicht zusammengedrückt. An der Flachseite gibt es eine leichte, längsorientierte Eintiefung. Dies sind die Kommissuren, die Stellen, wo die beiden Fruchtblätter aneinanderstoßen. An der Schmalseite besitzt jede Nusshälfte eine leichte Erhebung: dies ist die Mediane jedes Fruchtblattes. Hier lässt sich die Nuss am leichtesten spalten.

In der Nuss befindet sich ein einziger großer Samen ohne Endosperm. Die Samenschale (Testa) ist dünn und häutig. An einer Schmalseite liegt ihr die Columella an: das ist die Zentralsäule des Fruchtknotens, die sich bei der reifen Frucht von der basalen Ansatzstelle bis zur Spitze des Samens zieht. Sie ist die Verbindung zwischen Mutterpflanze und Samen. Der Achsenkörper des Embryos sitzt dementsprechend an der Spitzenseite des Samens, die Keimblätter füllen den restlichen Teil des Samens aus. Sie sind Speicherorgane, die hauptsächlich fette Öle speichern.

Die Samen der Haselnuss enthalten rund 60 % fettes Öl. 100 Gramm enthalten rund 2700 kJ Energie. Siehe dazu auch den Infokasten rechts.

Die Nüsse werden von Kleinsäugern (Eichhörnchen, Bilchen, Mäusen) und Vögeln (Kleibern und Hähern) verbreitet. Diese Tiere nutzen die Nüsse als Nahrung, durch verlorene Nüsse und vergessene Nahrungsverstecke sorgen sie zugleich für die Ausbreitung der Samen. Erntezeit ist üblicherweise September/Oktober.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. Bruno P. Kremer: Strauchgehölze. Niedernhausen 2002, ISBN 3-576-11478-5.
  2. Ruprecht Düll, Herfried Kutzelnigg: Taschenlexikon der Pflanzen Deutschlands. 2005, ISBN 3-494-01397-7.


Dieser Artikel basiert (teilweise) auf dem Artikel Gemeine Hasel (Corylus avellana) aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der Lizenz Creative Commons Attribution/Share Alike. In Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.