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

Hollywood-Kassenschlager Illuminati ) hat die experimentelle Seite der Teilchenphysik weitgehend bekannt gemacht. Viele haben jetzt von dem riesigen Teilchenbeschleuniger gehört, der sehr energiereiche Protonen aufeinanderprallen lassen wird, welche in einem winzigen Raumgebiet konzentriert sein werden, um Formen der Materie zu erzeugen, die noch nie zuvor gesehen wurden. Der LHC läuft jetzt und ist bereit, unser Verständnis des grundlegenden Wesens der Materie und sogar des Raumes selbst zu verändern. Aber wir wissen noch nicht, was er finden wird.
    Im Laufe unserer naturwissenschaftlichen Entdeckungsfahrt werden wir über naturwissenschaftliche Unsicherheit nachdenken und darüber, was Messungen uns wirklich sagen können. Die Forschung befindet sich ihrem Wesen nach an den Grenzen unseres Wissens. Experimente und Berechnungen sollen so viele Ungewissheiten wie möglich reduzieren oder ausschalten und die verbleibenden so genau wie möglich bestimmen. Dennoch steckt die Naturwissenschaft im Alltag voller Unsicherheiten, obwohl das paradox klingen mag. Teil III untersucht, wie Naturwissenschaftler sich den Herausforderungen stellen, die ihren schwierigen Forschungen innewohnen, und wie jedermann vom naturwissenschaftlichen Denken profitieren kann, wenn er Aussagen interpretiert und versteht, die in einer zunehmend komplexeren Welt gemacht werden.
    Teil III geht auch auf die schwarzen Löcher am LHC ein und auf den Gegensatz, in dem die Befürchtungen, die sie hervorgerufen haben, zu einigen wirklichen Gefahren stehen, denen wir gegenwärtig ausgesetzt sind. Wir betrachten die wichtigen Probleme der Kosten-Nutzen-Analyse und des Risikos und wie man sich ihnen gedanklich besser nähern kann – sowohl innerhalb als auch außerhalb von Forschungseinrichtungen.
    Teil IV beschreibt die Suche nach dem Higgs-Boson sowie spezifische Modelle, die wohlbegründete Vermutungen darüber darstellen, was existiert, und die außerdem Forschungsziele für den LHC sind. Wenn LHC-Experimente einige der Ideen bestätigen, die Theoretiker ausgearbeitet haben – oder selbst, wenn sie etwas Unvorhergesehenes entdecken –, werden die Ergebnisse unser Weltbild verändern. Dieser Abschnitt erklärt den Higgs-Mechanismus, der für die Massen von Elementarteilchen verantwortlich ist, sowie das Hierarchieproblem, demzufolge wir noch mehr Teilchen finden sollten. Darin werden ebenfalls Modelle untersucht, die sich diesem Problem zuwenden, und die exotischen neuen Teilchen, die von diesen Modellen vorhergesagt werden, wie z.B. jene, die mit der Supersymmetrie oder Extra-Dimensionen des Raumes verbunden sind.
    Neben der Darstellung spezifischer Hypothesen erklärt dieser Teil, wie Physiker bei der Konstruktion von Modellen vorgehen, und erläutert die Wirksamkeit von Leitprinzipien wie z.B. »Wahrheit durch Schönheit« und »von oben nach unten« im Vergleich zu »von unten nach oben«. Er erklärt, wonach der LHC sucht, aber auch, wie Physiker Vorhersagen darüber treffen, was er finden könnte. Dieser Teil beschreibt, wie Naturwissenschaftler versuchen, die scheinbar abstrakten Daten, die der LHC hervorbringt, mit einigen der tiefen und grundlegenden Ideen zu verbinden, die wir gegenwärtig erforschen.
    Nach unserer Forschungsreise in das Innere der Materie blicken wir in Teil V nach außen. Zur selben Zeit, wie der LHC die kleinsten Skalen der Materie erkundet, werden Satelliten und Teleskope die größten Maßstäbe im Kosmos erforschen – indem sie die Beschleunigungsrate seiner Expansion untersuchen – und außerdem bestimmte Aspekte der Hintergrundstrahlung aus der Zeit des Urknalls analysieren. Unsere Epoche könnte Zeuge von neuen Entwicklungen in der Kosmologie werden, der Wissenschaft von der Entwicklung des Weltalls. In diesem Abschnitt werden wir das Universum bis zu größeren Maßstäben erforschen und die Verbindung zwischen der Elementarteilchenphysik und der Kosmologie besprechen sowie die schwer zu fassende dunkle Materie und die experimentelle Suche nach ihr.
    Die Zusammenfassung am Ende von Teil VI denkt über Kreativität und die reichhaltigen und vielfältigen Gedankenelemente nach, die Bestandteile des kreativen Denkens sind. Sie untersucht, wie wir versuchen, die großen Fragen durch die etwas kleiner scheinenden Tätigkeiten in unserem Alltag zu beantworten. Wir schließen mit einigen Gedanken darüber, warum die Naturwissenschaft und das naturwissenschaftliche Denken heute so wichtig sind, sowie über die