Sie kennen doch sicherlich M&M’s und Smarties. Diese Schokolinsen, die mit bunten Zuckerüberzug daherkommen und von denen manche behaupten, sie könnten den Unterschied in der Farbe schmecken. Ganz ähnlich wie eine Packung M&M’s kommt mir die Physik manchmal vor – jedenfalls dann, wenn es um Quarks geht.
Quarks – ist das was zum Essen?
Die Welt der Quarks ist bunter als die der M&M’s – und fast ebenso beliebig. Es gibt sie in drei Farben: rot, grün und blau. Und in sechs Geschmacksrichtungen: up, down, strange, bottom, top und charm. Und Überraschung: Laut Teilchenphysikern können Sie die bunten Teilchen sogar essen. Sie kommen sogar gar nicht umhin, sie zu essen. Denn Quarks sind angeblich – neben weiteren Teilchen – die grundlegenden Bausteine, aus denen Materie aufgebaut ist. Mhm, lecker.
Eines stößt mir aber sauer auf: Diese kulinarischen Köstlichkeiten wurden nicht durch Experimente entdeckt wie beispielsweise die Elektronen oder der Atomkern. Die Evidenz für Quarks ist viel „indirekter“, kurz gesagt: Physiker haben ihre Existenz einfach angenommen.
Nicht erklärbar? Das muss ein Teilchen sein.
Der Hochenergiephysiker und Wissenschaftshistoriker Andrew Pickering berichtet davon detailliert in seinem großartigen Buch „Constructing Quarks“. Das Muster ist immer das gleiche: Beobachten die Teilchenphysiker in ihren Experimenten etwas, das sie nicht erklären können, postulieren Sie ein Teilchen, dass genau die Eigenschaften hat, die die Lücke füllen. Ist ja prima …
Diesem Beispiel folgen die “modernen“ Forscher seit Jahrzehnten, was unter anderem zu Geschmacklosigkeiten wie den Quarks mit ihren unüberschaubar vielen Varianten und bizarren Eigenschaften führte. Stellen sie sich vor: „Teilchen“, die nie als solche einzeln vorkommen. Demokrit hätte sich im Grab umgedreht. Weil Pickerings Buch den Finger in solche Wunden legt, versteht man, warum es unter Teilchenphysikern recht unbeliebt ist.
Schlank und einfach statt bunte Vielfalt
Ich finde ja: Die Physik sollte die Produktion bunter Vielfalt doch besser den Süßigkeitenproduzenten überlassen und sich lieber darauf konzentrieren, ihre Modelle schlank und einfach – und vor allem: nachprüfbar – zu gestalten. Aber davon sind sie leider weit entfernt.
David Gross, der 2004 einen Nobelpreis für seine Arbeit an dem Quarkmodell erhielt, verließ ein Interview mit mir auch leicht angesäuert, als das Thema auf Pickerings Buch kam – vielleicht hätte ich ein paar M&M’s mitbringen sollen?
Sehr geehrter Herr Dr. Unzicker,
ist die Behauptung von Physikern, die „Quarks“ wären experimentell entdeckt worden, indem man drei Streuzentren beobachtet hätte, schlicht „erstunken und erlogen“?
Haben Andre Petermann, George Zweig und Murray Gell-Mann die Existenz von „Quarks“ nur angenommen?
Wer von diesen Herren hat denn dies anfänglich getan und warum gerade drei „Streuzentren“?
Viele Grüße
Arthur Büttgen
Erstunken und erlogen würde ich keinesfalls sagen. Die von Ihnen genannten Herren denken möglicherweise selbst, das System sei sinnvoll – wie eben im Mittelalter bei den Epizyklen. Irgendwann wurde die Existenz von Quarks postuliertund in einer vollkommen losen Analalogie mit den Streuzentren verbunden. Das experimentelle Ergebnis saget eigentlich nur, dass man den Streuprozess nicht versteht. Näheres in meinem Buch „The Higgs Fake“ bzw. in dem ausgezeichneten Buch „Constructing Quarks“ von Andrew Pickering.
Nach reiflich Überlegung kann ich mir die „Quarks“ eigentlich nur wie folgt erklären:
Jedes Elementarteilchen – also auch das Proton – besitzt tatsächlich genau drei ausgezeichnete Punkte:
Die beiden Pole (Nord- und Südpol) sowie den Mittelpunkt des Elementarteilchens. An diesen Punkten sind die elektrischen bzw. die magnetischen Feldgrößen ( E-Feldstärke bzw. B-Feldstärke) entweder gleich Null oder singulär. (Was genau vorliegt, kann berechnet werden.)
M.E. ist es durchaus nachvollziehbar, dass einfallende Strahlung im Bereich der Eigenfrequenz des Teilchens (extrem hochfrequent und kurzwellig) insbesondere an Singularitätspunkten gestreut werden.
Damit wären die drei Streuzentren innerhalb des Protons erklärt, die man als „Quarks“ interpretiert.