ZU TODE GEFILTERT – DIE LEIDEN DER ELEMENTARTEILCHEN

„Piiiieeep!“ macht der Detektor. Der Schatzsucher setzt den Spaten an. Er findet: Eine Dose. Vielleicht den Detektor feiner einstellen? Gedacht – getan. Er läuft weiter … „Piiieeep!“ Ein Kronenkorken. Detektor feiner einstellen. „Piiieeep!“ Eine Haarnadel – verdammt! Wo ist denn jetzt die Goldmünze?

Immer feinere Filter – kein Ende in Sicht

Die Teilchenphysiker gehen zwar nicht mit dem Metalldetektor über den Acker und sie suchen auch keinen Goldschatz, aber die Methode, mit der sie nach Elementarteilchen suchen, ist dieselbe. Wenn sie nicht das Gewünschte aufspüren, stellen sie ihre Geräte einfach immer feiner oder gröber ein, in der Hoffnung, doch noch das erwünschte Teilchen zu finden.

Wie zum Beispiel bei den Neutrinos. Bisher konnten die Forscher noch nicht messen, welche Masse die Neutrinos denn nun haben – und ohne diese Messung weiß die Physik praktisch nichts über diese Geisterteilchen. Also suchen sie in immer neuen Forschungsprojekten mit immer geringeren Energieniveaus nach einem Nachweis für die Teilchen. Trotzdem glauben viele Physiker mittlerweile die Legende, es seien Neutrinos nachgewiesen worden. (Warum ich das für eine Legende halte, erkläre ich in meinem Blogbeitrag „NEUTRINOS – BEGEISTERND ODER GEISTERHAFT?“)

Oder immer mehr Energie?

Ähnlich sieht es bei den Elementarteilchen aus, die durch die sogenannte Supersymmetrie postuliert werden, wie etwa das knuffige „Photino“ und das niedliche „Higgsino“. Die Theorie besagt nicht viel mehr, als dass es doch schön wäre, wenn jedes Teilchen, das die Physik kennt, noch einen Partner mit umgekehrten Eigenschaften hätte. Eine theoretische Notwendigkeit gibt es dafür nicht.

Trotz der – großzügig gesprochen – dünnen Theorie suchen die Forscher in immer teureren Projekten mit immer höheren Energien nach diesen Teilchen. Und irgendwann sehen sie die Theorie dann vermutlich als erwiesen an, bloß weil sie in einem Haufen unübersichtlicher Messwerte, die sie nicht erklären können, ein Signal finden, das sie unbedingt als eines der gesuchten supersymmetrischen Teilchen interpretieren müssen – wie beim Higgs-Boson.

Und mit diesem „Fund“ können sie dann weitere horrende Forschungsgelder anwerben, mit denen das Spiel von Neuem beginnt: Sie bauen einen neuen Beschleuniger mit noch höherer Energie, der die in der letzten Runde „erklärten“ Signale herausfiltert. Und aus dem Bodensatz der chaotischen Kollisionsdaten fischen sie dann die nächsten Banalitäten heraus, um diese mit irgendeiner vagen theoretischen Wunschvorstellung zu assoziieren.

Wie lange geht die Suche weiter?

Weil es in der modernen Teilchenphysik keine überzeugenden und konkreten Theorien mehr gibt, finden solche Versuche niemals ein Ende. Ohne handfeste Theorie, kein Abbruchkriterium – und die Suche nach den Teilchen endet in einem sich endlos drehenden Hamsterrad.

So als jüngstes Beispiel das leichteste supersymmetrische Teilchen, aus dem die dunkle Materie bestehen soll. Eines muss ich den Teilchenphysikern schon lassen: Die Marketing-Kooperation mit den Kosmologen funktioniert prächtig, wenn sie neue Forschungsgelder abgreifen wollen. Es gibt noch keinen Nachweis von dunkler Materie im Weltall und doch werden Forschungsgelder dafür ausgegeben, um nach einem Teilchen zu suchen, aus dem diese dunkle Materie bestehen soll.

Ob Sie es glauben, oder nicht: Die Teilchenphysik hat ihren Goldschatz schon gefunden. Ihr Goldschatz ist die Suche nach Teilchen selbst, die sie sich teuer bezahlen lässt.

DAS THEMA, DAS EINEN NOBELPREIS VERDIENT

„Alle guten theoretischen Physiker hängen sich diese Zahl (137,035999..) an die Wand und zerbrechen sich den Kopf darüber!“

Was für eine Ansage vom Nobelpreisträger Richard Feynman. Aber was ist das eigentlich für eine mystische Zahl, die er für so wichtig hält? Und warum ist sie so bedeutend, dass er sie quasi zu einem Hauptthema der theoretischen Physik macht? Etwas ist hier komisch …

Mysteriöse Konstanten – wo kommen sie her?

In der Physik existieren unterschiedliche Arten von Konstanten. Einerseits konkrete Messwerte, wie z.B. die Erdbeschleunigung g = 9,81m/s2, die für jeden der abermilliarden Himmelskörper anders ist. Andererseits gibt es auch Zahlen, von denen die Physiker annehmen, dass sie im ganzen Universum gelten, wie z.B. die Gravitationskonstante G = 0,0000000006673 m³/s2 kg. Die Einheiten Meter (m), Sekunde (s) und Kilogramm (kg) haben Wissenschaftler jedoch willkürlich festgelegt, weshalb der reine Zahlenwert dieser Konstanten für das Universum keine Bedeutung hat.

Die mysteriöse Zahl, von der Richard Feynman sprach, gehört allerdings zu den Zahlen ohne Einheit, von denen die Physiker fast sicher sind, dass sie im ganzen Weltall gelten – sogenannte Naturkonstanten. Sie entstehen aus der Kombination zweier oder mehrerer der oben genannten Konstanten, wobei sich alle Dimensionen wie Länge, Gewicht oder Zeit herausrechnen. Bis heute weiß jedoch niemand, warum sie ihre bestimmten Werte annehmen. Dennoch gibt es die Vermutung, dass sie der Schlüssel zum Verständnis der Welt sind.

Eine Frau stellt kluge Fragen – Einstein antwortet

Diese mysteriösen Naturkonstanten beschäftigten auch Ilse Rosenthal-Schneider, eine der wenigen Frauen in der Wissenschaft zu Lebzeiten Einsteins. Auch wenn der Wortlaut ihrer Fragen an ihn leider nicht überliefert sind – seine Antworten sind erhalten geblieben:

„Ich kann mir keine einheitliche und vernünftige Theorie vorstellen, die explizit eine Zahl enthält, welche die Laune des Schöpfers ebenso gut anders hätte wählen können.“

Er war überzeugt, dass Physiker Wege finden können, die Konstanten berechenbar und somit erklärbar zu machen – z.B. indem sie auf mathematische Grundzahlen wie Pi oder die Eulersche Zahl e zurückgeführt werden. Für die Gravitationskonstante G vermutete der Philosoph und Physiker Ernst Mach beispielsweise, dass sie von allen Massen des Universums abhängt, also aus ihnen berechenbar sein sollte.

Einstein ist also derselben Meinung wie Feynman, der gegenüber seinen Kollegen betonte, wie wichtig das Thema ist. Die Auflösung einer solchen Naturkonstante durch Berechnung wäre ein echter Erkenntnisgewinn würde die Physik revolutionieren.

Und was macht die moderne Physik daraus?

Leider interessieren sich heute kaum noch Physiker für diese Zahlen. Im Gegenteil: Der schnelle technische Fortschritt hat die Beobachtungsmöglichkeiten z.B. in der Astronomie und der Teilchenphysik so weit verbessert, dass sogar immer mehr solcher unerklärbaren Konstanten in den Modellen auftauchen. Doch anstatt sich dieser Konstanten anzunehmen und sie verstehen und erklären zu wollen, tun die Theoretiker die mystischen Zahlen mit noch mysteriöseren Theorien ab. Die Theorie der Paralleluniversen ist da nur ein Beispiel. Sie behauptet: Wir lebten eben just in dem Universum, wo sich alles zufällig so zusammenfügt, dass genau diese Zahlen dabei herauskommen. In anderen, parallelen Universen seien es wiederum ganz andere Werte. Was für ein Blödsinn.

Damit ist natürlich nichts erklärt und nichts gewonnen, außer einer gehypten Publicity-Story. Viele, die sich heute Physiker nennen – Lawrence Kraus, Lisa Randall oder Max Tegmark – sind in Wirklichkeit zu Märchenonkels und -tanten geworden. Was für eine dunkle Zeit der Wissenschaft! Die Physik könnte so viel mehr erreichen. Ich tröste mich da meistens mit der Lektüre eines alten Artikels von Schrödinger, Einstein oder Mach. Die haben immer noch mehr zu sagen über echte Physik.