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StartseiteForschung aktuell"Ein mutiger Schritt"07.10.2008

"Ein mutiger Schritt"

Teilchenphysiker würdigt Verdienste der Nobelpreisträger

Nobelpreis. - Die Idee, der die drei Nobelpreisträger vor Jahren nachgingen, beflügelt noch heute die Forschung. Ungleichheiten in den Grundbausteinen des Universums herauszufinden, ist das Ziel aller großen Beschleuniger der Erde. Am jüngsten und größten von ihnen, dem LHC am europäischen Kernforschungszentrum Cern, will man über die Entdeckungen der drei Preisträger hinausgehen und tiefergehende Erkenntnisse sammeln. Einer der beteiligten Forscher ist Professor Michael Schmelling vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg. Er erklärt das Forschungsgebiet im Gespräch mit Ralf Krauter.

Im Cern-Kontrollzentrum nehmen Physiker den Large Hadron Collider (LHC) in Betrieb, derzeit der größte Teilchenbeschleuniger der Welt. (AP)
Im Cern-Kontrollzentrum nehmen Physiker den Large Hadron Collider (LHC) in Betrieb, derzeit der größte Teilchenbeschleuniger der Welt. (AP)

Krauter: Herr Professor Schmelling, wäre die Welt ohne diese zerstörten Symmetrien nicht eigentlich viel schöner?

Schmelling: Die Welt wäre vielleicht ein bisschen schöner, wenn es keine gebrochene Symmetrien gäbe, aber vermutlich gäbe es uns dann auch nicht, um das Ganze wirklich zu genießen. Sie können das einfach daran sehen, wenn am Anfang alles symmetrisch gewesen wäre, gleiche Mengen Antimaterie und Materie entstanden wären beim Urknall, dann hätte sich einfach alles gegeneinander vernichtet, und uns gäbe es überhaupt nicht.

Krauter: Das heißt, diese gebrochenen Symmetrien sind wichtig. Was genau, fangen wir vielleicht mit Nambu an, was genau hat der Innovatives ins Feld eingebracht, wie pfiffig waren seine Ideen?

Schmelling: Vielleicht muss man erst ein bisschen den historischen Hintergrund etwas aufrollen: also wenn man normalerweise sich umguckt in der Natur, dann stellen wir fest, wenn ich irgendetwas sehe und das Ganze im Spiegel sehe, dass ist genauso möglich. Es gibt eine gewisse Symmetrie in der Natur, das halt alles, was real existiert, auch im Spiegel existieren könnte. Das Spiegelbild könnte auch existieren. Und in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts hat man irgendwann einmal Experimente gemacht, die gezeigt haben, dass es nicht notwendigerweise so ist. Das heißt, man hat Prozesse gefunden, die man zwar beobachtet, von denen das Spiegelbild aber nicht existiert in der Natur. Und das war natürlich eine unheimliche Überraschung. Das heißt, da gab es das erste Mal in der Teilchenphysik Phänomene, die nicht spiegelsymmetrisch waren, wo eine Symmetrie, die man eigentlich als naturgegeben annimmt, gebrochen war.

Krauter: Und dann mussten Modelle entwickelt werden, um das auch mathematisch in den Griff zu bekommen?

Schmelling: Genau. Erste Modelle hieraus kamen in der Festkörperphysik, und der Herrn Nambu hat es dann geschafft, diese Ideen zu übertragen in den Bereich der Feldtheorie, der Teilchentheorie, Teilchenphysik. Und das war ein Riesenschritt vorwärts, denn das war letzten Endes der Wegbereiter für das, was wir dann als Higgs-Mechanismus kennengelernt haben, was die ganze Masse im Universum erklären soll.

Krauter: Das Higgs ist das Teilchen, was der LHC, der große Teilchenbeschleuniger bei Genf dann entdecken soll. Dazu kommen wir dann aber später noch. Kommen wir vielleicht erst einmal auf die Arbeiten der beiden anderen in Japan lebenden Forscher. Die waren ja auch ganz wichtig beim Verständnis dieses Wechselspiel zwischen den ganzen Quarks, aus denen die Materie aufgebaut ist!

Schmelling: Ja. Ich hatte eben schon erwähnt, dass eine Symmetrie gebrochen wurde, nämlich die Paritäts-Symmetrie. Und kurz darauf dachte man dann, OK, die Parität ist zwar gebrochen, aber wenn ich gleichzeitig eine Raumspiegelung mache und Teilchen durch Antiteilchen ersetzte, ist wieder alles im Lot. Das nennt man eine CT-Symmetrie, für die Fachleute. Im Jahr 1964 hat man dann gefunden, diese CT-Symmetrie ist auch verletzt. Und die Frage ist jetzt, wie kann so etwas sein? Wie kann man so etwas verstehen? Und der Hinweis darauf ist jetzt verbunden mit den Namen von Kobayashi und Maskawa. Sie haben gesagt: OK, wir kennen zwar im Moment erst drei Quarks, aber angenommen, es gäbe vielleicht sechs Quarks, die in drei Generationen auftreten, dann könnte man eine Theorie hinschreiben, in der genügend freie Parameter enthalten sind, um diese CT-Verletzung, die man völlig, die aus dem blauen gekommen ist, dass man die auch verstehen könnte, theoretisch.

Krauter: Das war aber eigentlich ein gewagter Schritt, weil einfach mal so drei zusätzliche Elementarbausteine zu postulieren, das war wohl ziemlich frech?

Schmelling: Ja, es war schon ein mutiger Schritt. Aber, wie gesagt, der Erfolg gibt den Leuten im Nachhinein recht.

Krauter: Wobei es allerdings auch lange gedauert hat, diese Bausteine auch wirklich nachzuweisen. Da wurde ja viel Arbeit reingesteckt?

Schmelling: Da wurde viel Arbeit reingesteckt. Das ist richtig. Ich meine, der nächste Baustein, das vierte, wurde 1973, wenn ich mich recht erinnere, gefunden. Dann ein paar Jahre später gab es dann, 1977, den fünften und dann im Jahre 1995 den sechsten, der dann nachgewiesen wurde.

Krauter: Also eigentlich ein schönes Beispiel: Theoretiker prognostizieren etwas, Experimentatoren schauen nach mit immer verfeinerten Maschinen. Aus Ihrer Sicht ein verdienter Nobelpreis?

Schmelling: Ich denke, das ist ein verdienter Nobelpreis, auf jeden Fall. Denn das, was sie da seinerzeit hingeschrieben haben, war ja wirklich Wegweiser für viele Jahre.

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