Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist (German Edition)

regulierende Entscheidungen angesichts mehrdeutiger und miteinander konfligierender Daten getroffen werden.« [50]  
    Keines dieser Probleme bedeutet, dass unser Ziel nicht die quantitative Bewertung der Kosten und des Nutzens sein sollte, wenn wir eine bestimmte Strategie bewerten. Aber sie bedeuten, dass wir uns darüber im Klaren sein sollten, was die Bewertungen aussagen, wie stark sie entsprechend den Annahmen und Zielen variieren können, was in den Berechnungen berücksichtigt wurde und was nicht. Kosten-Nutzen-Analysen können nützlich sein, aber sie können auch ein falsches Gefühl von Konkretheit, Gewissheit und Sicherheit vermitteln, das zu falschen Anwendungen in der Gesellschaft führen kann.
    Zum Glück für uns Physiker sind die Fragen, die wir stellen, gewöhnlich viel einfacher – zumindest wenn es um ihre Formulierung geht –, als sie es in der Politik sind. Wenn wir es mit reiner Erkenntnis zu tun haben, ohne uns unmittelbar auf Anwendungen zu beziehen, stellen wir andere Arten von Nachforschungen an. Alle Elektronen sind im Wesentlichen gleich. Hier muss man sich zwar den Kopf über statistische und systematische Fehler zerbrechen, aber nicht über die Heterogenität einer Population. Das Verhalten eines Elektrons gilt stellvertretend für alle. Aber es gelten auch dieselben Begriffe von statistischen und systematischen Fehlern, und die Wissenschaftler versuchen, diese zu minimieren, wann immer das möglich ist. Dennoch hängen ihre Bemühungen in dieser Hinsicht von den Fragen ab, die sie zu beantworten versuchen.
    Trotzdem müssen wir uns auch bei »einfachen« physikalischen Systemen für die Genauigkeit entscheiden, die wir haben wollen, da Messungen nie perfekt sein werden. In praktischer Hinsicht ist diese Frage äquivalent zu der Frage, wie oft ein Experimentalphysiker eine Messung wiederholen sollte und wie präzise sein Messgerät sein muss. Die Antwort liegt bei ihm. Der annehmbare Grad von Unsicherheit hängt von der Frage ab, die er stellt. Verschiedene Ziele erfordern verschiedene Grade von Genauigkeit und Präzision.
    Beispielsweise messen Atomuhren die Zeit mit einer Messbeständigkeit von 1 zu 10 Billionen, aber nur wenige Messungen erfordern eine so genaue Kenntnis der Zeit. Überprüfungen von Einsteins Gravitationstheorie bilden eine Ausnahme – sie brauchen so viel Präzision und Genauigkeit wie möglich. Obwohl alle Tests bislang zeigen, dass die Theorie korrekt ist, werden die Messungen weiter verbessert. Mit einer höheren Präzision könnten bislang noch nicht wahrgenommene Abweichungen entdeckt werden, die auf neue physikalische Effekte hinweisen, die man mit den vorherigen weniger präzisen Messungen nicht feststellen konnte. Wäre das der Fall, würden uns diese Abweichungen wichtige Einblicke in neue physikalische Phänomene geben. Wenn nicht, würden wir darauf vertrauen, dass Einsteins Theorie sogar noch genauer ist, als zuvor gezeigt werden konnte. Wir wüssten dann, dass wir sie zuversichtlich über einen größeren Bereich von Energien und Abständen und mit einem höheren Genauigkeitsgrad anwenden könnten. Wenn man andererseits einen Menschen zum Mond schicken wollte, würde man zwar die physikalischen Gesetze hinreichend gut verstehen wollen, um die Rakete korrekt auszurichten, aber man würde keine Allgemeine Relativitätstheorie dazu brauchen – und genauso wenig würde man die noch kleineren potentiellen Wirkungen berücksichtigen müssen, die mögliche Abweichungen darstellen.
    Genauigkeit in der Elementarteilchenphysik
    In der Elementarteilchenphysik suchen wir nach den fundamentalen Regeln, die die kleinsten und grundlegendsten Bestandteile der Materie beherrschen, die wir erkennen können. Ein einzelnes Experiment misst keinen Wirrwarr vieler Kollisionen, die entweder zugleich stattfinden oder mit der Zeit wiederholt interagieren. Die Vorhersagen, die wir machen, beziehen sich auf einzelne Kollisionen bekannter Teilchen, die bei einer bestimmten Energie aufeinanderprallen. Teilchen bewegen sich zum Kollisionspunkt, wechselwirken miteinander und fliegen durch Detektoren, wobei sie unterwegs gewöhnlich Energie abgeben. Physiker beschreiben Kollisionen von Teilchen anhand der charakteristischen Eigenschaften der herausfliegenden Teilchen – ihrer Masse, Energie und Ladung.
    In diesem Sinne haben es die Elementarteilchenphysiker gut, und zwar trotz der technischen Herausforderungen unserer Experimente. Wir untersuchen Systeme, die so elementar