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

später entwarf Niels Bohr ein Modell des Atoms, um die Emissionsspektren zu erklären, die man beobachtet hatte. Sein Modell wurde bald von der umfassenderen Theorie der Quantenmechanik abgelöst, die Bohrs Kerngedanken in sich aufnahm, aber ihn auch verbesserte.
    Heutige Modellentwickler versuchen zu bestimmen, was jenseits des Standardmodells der Elementarteilchenphysik liegt. Obwohl es gegenwärtig als Standardmodell bezeichnet wird, weil es gut überprüft wurde und man es gut versteht, war es zur Zeit seiner Entwicklung eher eine Sache der Vermutung, wie bekannte Beobachtungen zusammenpassen könnten. Dennoch konnten Experimente letztendlich seine Korrektheit nachweisen, weil das Standardmodell Vorhersagen zur Überprüfung seiner Ausnahmen beinhaltet.
    Das Standardmodell erklärt zwar alle Beobachtungen richtig, die bislang gemacht wurden, aber die Physiker sind sich ziemlich sicher, dass es nicht vollständig ist. Insbesondere lässt es die Frage offen, welcher Natur Teilchen und ihre Wechselwirkungen sind, die für die Massen der Elementarteilchen verantwortlich sind (die Elemente des Higgs-Sektors), und warum die Teilchen in diesem Sektor die jeweilige Masse besitzen. Modelle, die über das Standardmodell hinausgehen, geben Aufschluss über mögliche wechselseitige Beziehungen, die diese Fragen beantworten könnten. Sie beinhalten eine spezifische Wahl von Grundannahmen und physikalischen Begriffen sowie deren Abstands- oder Energiemaßstäbe, auf die sie sich beziehen könnten.
    Ein Großteil meiner gegenwärtigen Forschung besteht im Nachdenken über diese neuen Modelle sowie über neuartige oder detailliertere Strategien zur Suche neuer Phänomene, die ansonsten verfehlt würden. Ich denke über die Modelle nach, die ich entwickelt habe, aber auch über die volle Bandbreite anderer Möglichkeiten. Elementarteilchenphysiker kennen die Arten von Elementen und Regeln, die in Frage kommen könnten, wie z.B. Teilchen, Kräfte und erlaubte Wechselwirkungen. Wir wissen aber nicht genau, welche dieser Zutaten zum Rezept für die Wirklichkeit gehören. Durch die Anwendung bekannter theoretischer Zutaten versuchen wir, die potentiell einfachen zugrunde liegenden Ideen zu identifizieren, die Bestandteile einer letztendlich komplexen Theorie sind.
    Ebenso wichtig ist die Tatsache, dass Modelle Ziele für die experimentelle Forschung darstellen und Vorschläge dafür liefern, wie die Teilchen sich bei kleineren Abständen, als die Physiker bisher experimentell untersucht haben, verhalten werden. Messungen geben Hinweise, die uns dabei helfen, zwischen den konkurrierenden Kandidaten zu unterscheiden. Wir wissen zwar noch nicht, wie die neue grundlegende Theorie aussehen wird, aber wir können die möglichen Abweichungen vom Standardmodell trotzdem schon beschreiben. Dadurch, dass wir über Kandidaten für Modelle der zugrunde liegenden Wirklichkeit und ihre Konsequenzen nachdenken, können wir vorhersagen, was der LHC finden sollte, wenn sich die Modelle als richtig erweisen. Unsere Verwendung von Modellen räumt den spekulativen Charakter unserer Ideen ein und erkennt die Vielfalt von Möglichkeiten an, die mit den vorhandenen Daten übereinstimmen und bislang rätselhafte Phänomene erklären könnten. Nur einige Modelle werden sich als richtig erweisen, aber ihr Entwurf und ihr Verständnis ist die beste Methode, die Möglichkeiten einzuschränken und ein Inventar überzeugender Zutaten aufzubauen.
    Die Erforschung von Modellen und ihren detaillierten Konsequenzen gestattet uns, das herauszuarbeiten, wonach die Experimentalphysiker suchen sollten – was auch immer da draußen sein mag. Modelle geben den Experimentalphysikern Auskunft über die interessanten Merkmale, die neue physikalische Theorien auszeichnen, so dass sie prüfen können, ob die Modellentwickler die Elemente oder die physikalischen Prinzipien, die die Beziehungen und Wechselwirkungen des Systems steuern, richtig identifiziert haben. Jedes Modell mit neuen physikalischen Gesetzen, die für messbare Energien gelten, sollte neue Teilchen und neue Beziehungen zwischen ihnen vorhersagen. Die Beobachtung, welche Teilchen aus den Zusammenstößen hervorgehen, und die Erfassung ihrer Eigenschaften sollten die Bestimmung der Arten von existierenden Teilchen, ihrer Massen und ihrer Wechselwirkungen gestatten. Das Auffinden neuer Teilchen oder die Messung anderer Wechselwirkungen wird vorgeschlagene Modelle entweder bestätigen oder ausschließen und den