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

welche Idee – falls überhaupt eine von beiden – richtig ist. Eines unserer Ziele bei der Entwicklung von Modellen besteht darin, experimentelle Signaturen und Einzelheiten mit ihren wirklichen Auswirkungen zu vergleichen. Sobald wir verschiedene Möglichkeiten beschrieben haben, kennen wir die Rate und die Merkmale der Signaturen, die sich daraus ableiten, und wir können subtile Charakteristika zur Unterscheidung zwischen ihnen verwenden.
    Jedenfalls zweifle ich an dieser Stelle gemeinsam mit den meisten meiner Kollegen daran, dass das Szenario der großen Extra-Dimensionen wirklich die Lösung des Hierarchieproblems ist, obwohl wir gleich ein ganz anderes Beispiel für Extra-Dimensionen sehen werden, das vielversprechender zu sein scheint. Denn erstens erwarten wir nicht, dass die Extra-Dimensionen so groß sind. Es zeigt sich jedoch, dass sie im Vergleich zu den anderen Skalen, die bei dem Problem vorkommen, riesig sein müssten. Obwohl die Hierarchie zwischen der schwachen Skala und der Gravitationsskala im Prinzip eliminiert ist, wird eine neue Hierarchie in diesem Szenario eingeführt, die mit der Größe der neuen Dimensionen zu tun hat.
    Noch beunruhigender ist die Tatsache, dass wir diesem Szenario zufolge erwarten würden, dass die Entwicklung des Universums sich sehr von dem unterschiede, was beobachtet wurde. Das Problem ist, dass diese sehr großen Dimensionen zusammen mit dem übrigen Universum expandieren würden, bis die Temperaturen sehr tief sind. Damit ein Modell ein potentieller Kandidat für die Wirklichkeit sein kann, würde die Evolution des Universums, die es vorhersagt, die beobachtete Entwicklung, die mit nur drei Raumdimensionen übereinstimmt, nachbilden müssen. Das stellt eine schwierige Herausforderung für Szenarien mit solchen großen zusätzlichen Dimensionen dar.
    Diese Schwierigkeiten reichen jedoch nicht aus, um die Idee endgültig auszuschließen. Hinreichend gewitzte Modellentwickler können für die meisten Probleme Lösungen finden. Aber die Modelle neigen dazu, übermäßig kompliziert und verwickelt zu sein, um mit allen Beobachtungen übereinzustimmen. Die meisten Physiker sind aus ästhetischen Gründen gegenüber solchen Ideen skeptisch. Viele haben sich daher vielversprechenderen extra-dimensionalen Ideen wie jenen zugewendet, die im nächsten Abschnitt beschrieben werden. Aber dennoch werden uns nur Experimente sicheren Aufschluss darüber geben, ob Modelle mit großen Extra-Dimensionen für die wirkliche Welt gelten oder nicht.
    Eine verzerrte Extra-Dimension
    Große Extra-Dimensionen sind selbst im Zusammenhang eines extra-dimensionalen Universums nicht die einzig mögliche Lösung für das Hierarchieproblem. Nachdem das Tor für extra-dimensionale Ideen einmal geöffnet war, fanden Raman Sundrum und ich eine anscheinend bessere Lösung [65]    – und zwar eine solche, bei der die meisten Physiker meinen würden, dass ihre wirkliche Existenz in der Natur viel wahrscheinlicher ist. Das bedeutet wohlgemerkt nicht, dass die meisten Physiker glauben, dass sie wahrscheinlich wahr ist. Viele haben Zweifel daran, dass irgendjemand das Glück haben würde, richtig vorherzusagen, was der LHC enthüllen wird, oder ohne weitere experimentelle Anhaltspunkte ein vollständig korrektes Modell zu entwerfen. Aber es handelt sich um eine Idee, die wahrscheinlich eine ebenso große Chance hat, richtig zu sein, wie irgendeine andere, und – wie die meisten guten Modelle – klare Suchstrategien vorschlägt, so dass Theoretiker und Experimentalphysiker das ganze Leistungsvermögen des LHC vollständiger ausnutzen können – und vielleicht sogar Belege dafür finden, dass der Vorschlag wahr ist.
    Die Lösung, die Raman und ich vorschlugen, beinhaltet nur eine einzige Extra-Dimension, und diese Dimension muss auch nicht groß sein. Wegen der Größe der Dimension ist keine neue Hierarchie notwendig. Und im Gegensatz zu Szenarien mit großen Extra-Dimensionen stimmt die Evolution des Universums automatisch mit kosmologischen Beobachtungen überein, die sich auf die jüngste Vergangenheit beziehen.
    Obwohl unser Fokus die einzelne neue Dimension ist, könnten auch zusätzliche Raumdimensionen existieren – aber in diesem Szenario werden sie keine erkennbare Rolle für die Erklärung der Eigenschaften von Teilchen spielen. Daher können wir sie berechtigterweise ignorieren, wenn wir die Hierarchielösung untersuchen – in Übereinstimmung mit dem Ansatz effektiver