Einstein, Quantenspuk und die Weltformel (German Edition)

beantwortet werden. Dann nämlich, wenn es uns gelingt, die Naturkonstanten nicht alleine durch Messungen zu bestimmen, sondern auf ein übergeordnetes Prinzip zurückzuführen, aus dem sie sich herleiten lassen. Dann hätten wir die Naturkonstanten verstanden und könnten wohl auch erklären, ob, weshalb und wie häufig sich beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit in der Vergangenheit verändert hat 56 .

3.11 Das Higgs-Teilchen
    In den 60er und 70er Jahren ist es der Wissenschaft gelungen, eine Theorie zu formulieren, in der drei der vier Grundkräfte der Natur und die spezielle Relativitätstheorie berücksichtigt sind. Diese Theorie wird als das Standardmodell bezeichnet und umfasst so ziemlich alles wesentliche, was wir über den Mikrokosmos in der Physik zu wissen brauchen.
Das Standardmodell ist aber keine Weltformel. Dazu müsste mindestens noch die allgemeine Relativitätstheorie und damit die Gravitation irgendwie in den Formalismus gebracht werden. Doch das scheint ausserhalb eines Universums mit zehn, elf oder sogar sechsundzwanzig Dimensionen ein Ding der Unmöglichkeit zu sein. Das Standardmodell beschreibt die Vorgänge im Mikrokosmos zwar sehr präzis, es reicht aber nicht aus, um alle Aspekte der Physik zu beschreiben und zu verstehen. Insbesondere basiert das Standardmodell auf achtzehn Parametern, die experimentell ermittelt und der Theorie eingeimpft werden mussten. Diese Werte lassen sich nicht aus dem Modell herleiten oder erklären. Ähnlich, wie auch in der Relativitätstheorie gewisse Naturkonstanten wie die Lichtgeschwindigkeit bisher nur experimentell bestimmt sind und nicht aus der Theorie berechnet werden können. Dadurch wird das Standardmodell flexibel und dehnbar und lässt sich relativ gut auf die Experimente anpassen. Das ist auf die Dauer ein wissenschaftlich unbefriedigender Zustand und könnte der Theorie den Ruf einbringen, aus experimentellen Daten und mathematischer Spitzfindigkeit zusammengewürfelt worden zu sein. Doch vorerst müssen wir uns damit abfinden, diese Naturkonstante nicht herleiten zu können. Es ist aber denkbar, dass sich diese Naturkonstanten zwingend aus dem Formalismus einer Weltformeltheorie ergeben.
    56 In diesem Fall wären die Naturkonstanten wie die Lichtgeschwindigkeit nur in einem kleinen Zeitrahmen konstant, nicht aber in kosmischen Abständen betrachtet, und in diesem Sinne keine universellen Konstanten. Noch weiss aber niemand, ob sich die Lichtgeschwindigkeit überhaupt verändert hat.
    Das Standardmodell quantisiert die Kraftübertragung. Das heisst, die Wechselwirkung des Elektromagnetismus, der schwachen und der starken Kraft wird nur in ganzen (diskreten) Paketen übertragen. Das Standardmodell kennt weiter drei verschiedene Sorten von Teilchen: Kraftteilchen, Materieteilchen und das ominöse Higgs-Teilchen.
    Kraftteilchen übertragen die drei nicht-gravitativen Grundkräfte. Das Photon beispielsweise ist das Kraftteilchen des Elektromagnetismus und überträgt die anziehende Wirkung, die zwei ungleich geladene Pole aufeinander ausüben. Es wird vermutet, dass auch die Gravitation durch ein Kraftteilchen, das Graviton, übertragen wird. Das Graviton konnte bisher nicht nachgewiesen werden. Unlösbare Widersprüche haben die Einbindung der Gravitation ins Standardmodell bisher hartnäckig verhindert. Im Mikrokosmos ist der Einfluss der Gravitation äusserst schwach und kann deshalb vernachlässigt werden. Etwa so, wie die Effekte der Relativitätstheorie oder der Quantenmechanik im Alltag kaum zu beobachten sind.
    Materieteilchen stellen die uns geläufigen Elementarteilchen wie Protonen, Neutronen, Elektronen oder auch das Myon dar. Zu jedem Materie- und Kraftteilchen gibt es ein Antiteilchen, das aus Antimaterie besteht. Bisher haben Forscher alle vorhergesagten Teilchen des Standardmodells nachweisen können – ausser dem Higgs-Teilchen.
    Das Higgs-Teilchen entstammt dem kühnen Versuch zu erklären, woher Teilchen ihre Masse haben und warum die Teilchen derart unterschiedliche Massen besitzen. Ein Elektron ist rund zweitausend Mal schwerer als ein Proton, obwohl beide über die exakt gleiche elektrische Ladung verfügen. Das Photon wiederum ist masselos und beim Neutrino ist man sich noch nicht sicher, ob es vielleicht doch eine verschwindend geringe Masse besitzt. Was sich plump anhört, ist so etwas wie der heilige Gral des Standardmodells. Denn das Standardmodell setzt masselose, punktförmige Teilchen voraus. Mit massebehafteten