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  Teilchenphysik: Weltbild-Revolution im Supertunnel

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Teilchenphysik Weltbild-Revolution im Supertunnel

3. Teil: Das Nichts scheint extrem kompliziert zu sein

Vielleicht werden die Forschungen im Cern auch eine neue Art von Teilchen finden, die eine Brücke herstellen zwischen den Bausteinen der Materie und den Feldquanten der vier Wechselwirkungen. Die Theorie der "Supersymmetrie” (kurz Susy) besagt, dass es bei extrem hohen Energiedichten, wie sie kurz nach dem Urknall herrschten, für jedes Materieteilchen einen zugehörigen Feldteilchenpartner gab, und umgekehrt.

Während der Abkühlung des Universums in den ersten Momenten nach dem Urknall wurde diese Symmetrie spontan gebrochen, und die supersymmetrischen Teilchen erhielten eine sehr viel größere Masse als die heute im Standardmodell enthaltenen Bausteine. Durch den LHC sollen jetzt solche Susy-Teilchen produziert und nachgewiesen werden. Die dunkle Materie könnte aus solchen Susy-Teilchen bestehen, die vom Urknall übrig geblieben sind und seither durchs Universum vagabundieren. Hinweise auf die Richtigkeit der Supersymmetrie-Hypothese werden von theoretischen Physikern sehnlich erwartet, da sie auf dem Weg zur Vereinigung aller Wechselwirkungen auf die Richtigkeit der Susy-Hypothese angewiesen sind.

Wie viele Dimensionen hat der Raum?

Der LHC könnte sogar Hinweise darauf liefern, dass der Raum mehr als drei Dimensionen hat. Für große Abstände ist unser Raum sicherlich dreidimensional, denn hätte er vier (oder mehr) makroskopische Dimensionen, würde das Newtons Gravitationsgesetz verändern. Dann wären die Planetenbahnen instabil und über kurz oder lang würden alle Planeten entweder in die Sonne stürzen oder ins endlose Nichts des Universums entfliehen. Für die Entstehung von Leben im Universum sind also drei Dimensionen eine Notwendigkeit. Aber im mikroskopischen Bereich könnte es zusätzliche Dimensionen geben, die mit dem LHC entdeckt werden könnten. Es ist noch unbekannt, ob Newtons Gesetz auch bei sehr kleinen Abständen von weniger als einem Hundertstelmillimeter richtig ist.

Die Gravitationskraft zwischen kleinen Objekten ist extrem gering und bei diesen Abständen nur sehr schwer nachweisbar. Es ist also experimentell nicht ausgeschlossen, dass der Raum für sehr kleine Abstände höherdimensional ist. Wenn Newtons Gesetz dort modifiziert wäre, könnte das zu einer wesentlich stärkeren Gravitationskraft bei diesen kleinen Abständen führen. Bei Kollisionen im LHC könnten deshalb winzige schwarze Löcher produziert werden, die uns erste Hinweise auf die Existenz höherer Dimensionen liefern würden. Das wäre eine willkommene Entdeckung für die Weiterentwicklung der Superstring-Theorie, in der Elementarteilchen durch vibrierende Energiefäden in zehn Dimensionen repräsentiert werden.

Die Experimente mit dem LHC werden viele brennende Fragen nach den Bausteinen der Materie und der Evolution des Kosmos beantworten können. Aber sie werfen auch theologische und philosophische Fragen auf:

• Ist das Higgs-Teilchen eine Art kosmischer DNA, die die Eigenschaften jedes Teilchens im Universum festlegt und die Einhaltung der Naturgesetze überwacht?
  
• Ist, pantheistisch gedacht, Gott in jedem seiner Elemente enthalten? Oder ist der Raum selbst Träger der Informationen, welche die Elemente definieren?
  
• Ist unser vertrauter dreidimensionaler Raum nur die Oberfläche eines zusammengequetschten zehndimensionalen Superraums?
  
• Warum ist die Antimaterie im Kosmos abwesend? Ist das wirklich nur die Konsequenz einer winzigen Materie-Antimaterie-Asymmetrie in den allerersten Momenten des Universums, der zufällig richtigen Feineinstellung bestimmter Zerfallseigenschaften?
  
• Existiert eine supersymmetrische Spiegelwelt?
  
• Was ist die dunkle Energie, die mysteriöseste Zutat im Kochrezept des Universums?
  
• Warum liefern die Theorien der Vakuumenergie Voraussagen, die um viele Größenordnungen falsch sind? Das Nichts scheint viel komplizierter zu sein, als Physiker und Philosophen jemals geahnt haben.

Während der Entstehung des Universums gab es anscheinend viele Zufälle. Aus einem – vermutlich – völlig symmetrischen Anfangszustand kam es zu einem scheinbar willkürlichen Bruch von Symmetrien, aus denen letztendlich unsere heutigen Naturgesetze entstanden. Wie dies genau geschah – und ob es dabei deterministisch oder zufällig zuging – ist eine Frage, die wir heute noch nicht beantworten können. Diese Ereignisse im frühen Universum haben aber die Gestalt unserer Welt festgelegt, und sie kommen damit einer direkten göttlichen Intervention am nächsten. Die Idee einer Einwirkung Gottes am Beginn des Universums ist nicht einfach von der Hand zu weisen.

Die Menschheit bewohnt einen unbedeutenden Planeten, der eine ganz gewöhnliche Sonne umkreist, eine unter Hunderten von Milliarden ähnlicher Sterne in der Milchstraße. Diese ist nur eine von Hunderten von Milliarden anderen im Universum. Vielleicht ist sogar unser Universum nur eines von unzählbar vielen anderen? Und was ist die Ewigkeit? Materie hat sich zwar zu Strukturen wie Pflanzen, Tieren und Menschen gefügt. Sie alle aber sind vergänglich, nur ihre Bestandteile selbst – die Elementarteilchen – sind ewig.

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