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

Gravitationskraft –, die Experimentalphysiker können sich daher auf die Endzustände konzentrieren, die für sie am leichtesten zu identifizieren sind.
    Es gibt jedoch zwei Vorbehalte – zwei Gründe dafür, dass die Suche eine größere Herausforderung sein könnte, als ursprünglich angenommen, und warum wir möglicherweise eine ganze Weile auf die Entdeckung warten müssen, auch wenn die zugrunde liegende Idee richtig ist.
    Der eine besteht darin, dass andere Modellkandidaten für eine verzerrte Geometrie zu chaotischeren experimentellen Signaturen führen können, die schwieriger festzustellen sein werden. Die Modelle beschreiben den zugrunde liegenden Rahmen – der in diesem Zusammenhang eine Extra-Dimension und Branen beinhaltet. Außerdem legen sie spezifische Umsetzungen der allgemeinen Prinzipien nahe, die dieser Rahmen verkörpert. Unser ursprüngliches Szenario deutete darauf hin, dass nur die Gravitationskraft sich durch den höherdimensionalen Raum, Bulk genannt, ausbreitet. Aber einige von uns haben später über alternative Implementationen gearbeitet. In diesen alternativen Szenarien befinden sich nicht alle Teilchen auf Branen. Das würde mehr KK-Teilchen bedeuten, da jedes Bulk-Teilchen seine eigenen KK-Zustände besäße. Außerdem stellt sich heraus, dass diese KK-Teilchen beträchtlich schwieriger zu finden wären. Diese Herausforderung war ein starker Beweggrund für Forschung darüber, wie man diese schwer zu fassenden Szenarien entdecken könnte. Die Untersuchungen, die sich anschlossen, werden sich nicht nur für die Suche nach KK-Teilchen als nützlich erweisen, sondern auch für alle energiereichen massiven Teilchen, die in irgendeinem neuen Modell vorhanden sein könnten.
    Der andere Grund dafür, dass die Suche sich als schwierig erweisen könnte, ist, dass die KK-Teilchen schwerer sein könnten, als wir hoffen. Wir kennen zwar das Spektrum der Massen, die wir für KK-Teilchen annehmen können, aber wir kennen die genauen Werte noch nicht. Wenn die Teilchen leicht sind, wird der LHC sie ohne weiteres im Überfluss erzeugen, und ihre Entdeckung wird unkompliziert sein. Aber wenn die Teilchen schwerer sind, könnte es sein, dass der LHC nur einige wenige erzeugt. Und wenn sie sich als noch schwerer erweisen, erzeugt der LHC möglicherweise überhaupt keine. Mit anderen Worten, die neuen Teilchen und neuen Wechselwirkungen treten möglicherweise nur bei höheren Energien als denjenigen auf, die der LHC erreichen wird. Das war schon immer ein Bedenken im Hinblick auf den LHC mit seiner festen Tunnelgröße und eingeschränkten Energiereichweite.
    Als Theoretikerin kann ich daran nichts ändern. Die LHC-Energie liegt fest. Wir können jedoch versuchen, subtile Hinweise auf die Existenz von Extra-Dimensionen zu finden, auch wenn sich die KK-Teilchen als zu schwer herausstellen. Als Patrick Meade und ich unsere Berechnungen bezüglich der Produktionsrate möglicher höherdimensionaler schwarzer Löcher durchführten, konzentrierten wir uns nicht nur auf das negative Ergebnis – die viel geringere Produktionsrate von schwarzen Löchern, als ursprünglich behauptet wurde –, sondern dachten auch darüber nach, was geschehen würde, wenn die höherdimensionale Gravitationskraft stark wäre, selbst wenn keine schwarzen Löcher erzeugt werden würden. Wir fragten uns, ob der LHC überhaupt irgendwelche interessanten Signale höherdimensionaler Gravitationskraft liefern könnte. Wir stellten fest, dass die Experimentalphysiker auch ohne die Entdeckung neuer Teilchen oder exotischer Objekte, wie z.B. schwarzer Löcher, in der Lage sein sollten, Abweichungen von den Vorhersagen des Standardmodells zu beobachten. Es gibt zwar keine Garantie für eine Entdeckung, aber die Experimentalphysiker werden mit der vorhandenen Maschine und den Detektoren ihr Möglichstes tun. Bei weiteren, fortgeschritteneren Forschungen haben die Kollegen über verbesserte Methoden zur Feststellung von KK-Teilchen nachgedacht, selbst wenn die Teilchen des Standardmodells sich nur im Bulk aufhalten.
    Es besteht auch die Chance, dass wir Glück haben könnten und dass die Skalen für die Massen und Wechselwirkungen neuer Teilchen sich als geringer erweisen könnten, als wir annehmen. Wenn das so sein sollte, würden wir nicht nur früher als erwartet KK-Teilchen finden, sondern auch andere neue Phänomene beobachten. Falls die Stringtheorie die grundlegende Theorie der Natur ist und die Skala der neuen Physik niedrig