Science 

Die sagenumwobene Weltformel: Diesem Rätsel jagen Physiker seit Jahren hinterher

Seit Jahren suchen Physiker nach der Weltformel. Doch warum ist es so schwer, sie zu lösen?
Seit Jahren suchen Physiker nach der Weltformel. Doch warum ist es so schwer, sie zu lösen?
Foto: imago images/Panthermedia
Physiker waren schon lange auf der Suche nach der Weltformel. In den 60er und 70er Jahren schien die Lösung zum Greifen nahe.

Im Zeitraum der 1960er und 1970er Jahre ging es ganz schön heiß her in der Physik. Forscher glaubten die lang gesuchte Weltformel zum Greifen nahe. Denn in dieser Zeit gelang es Physikern zwei Grundkräfte zu kombinieren: den Elektromagnetismus und die schwache Kernkraft. Doch was bedeutete das für die Weltformel?

Was ist denn nun die Weltformel?

Bei der Weltformel handelt es sich um ein theoretisches Konstrukt, das die physikalischen Phänomene in unserem Universum beschreiben soll. Die Suche nach der Weltformel nahm mit Sheldon Glashow, Steven Weinberg und Abdus Salam ein zeitweiliges Ende. Denn sie konnten theoretisch nachweisen, dass Elektromagnetismus und die schwache Kernkraft bei hohen Energien von rund 100 Gigaelektronenvolt miteinander verschmelzen. Danach sind sie nur die Manifestation einer übergeordneten Kraft, die sich auch elektroschwache Wechselwirkung nennt.

Diese Wechselwirkung bricht erst bei niedrigen Temperaturen und Energien zusammen. Auch die Einwirkung des Higgs-Mechanismus trägt dazu bei. Durch ihn wird den Eichbosonen der schwachen Kernkraft eine Masse verliehen, dem Photon allerdings nicht.

Nur der erste Schritt Richtung Weltformel

Für die theoretische Entdeckung der Weltformel erhielten die drei Wissenschaftler 1979 den Physik-Nobelpreis. Doch zumindest für Glashow und Weinberg war ihr Ansatz nur der erste Schritt zur "Grand Unifying Theory" (GUT). Sie entwickelten die Grundlage für das heutige Standardmodell der Teilchenphysik. Es fehlte nun der Schritt zur Vereinigung der starken Kernkraft mit den anderen beiden Grundkräften.

Doch bis dahin war es noch ein langer Weg, denn die stärksten Teilchenbeschleuniger können nicht einmal ansatzweise in den Energiebereich vordringen, der für diese Wechselwirkung nötig wäre. Daher kann man diese experimentell nicht beweisen. Messungen deuten sogar daraufhin, dass es mehr bedarf, als nur von höherer Energie auszugehen, die die starke Kernkraft vermischt.

Unerklärliche Phänomene: Sind sie wirklich real?
Unerklärliche Phänomene: Sind sie wirklich real?

Weltformel lässt sich nur schlecht beweisen

Nachdem es so schwierig ist den ersten Ansatz der Weltformel zu belegen, versuchen neue Theorien zur Grand Unifying Theory dieses Problem mit zusätzlichen Teilchen oder Dimensionen zu umgehen. So auch die Supersymmetrie und die Stringtheorie. Doch auch dabei handelt es sich nur um Theorien ohne echtes Fundament.

Damit eine GUT-Theorie aufgeht, muss auch immer vom Zerfall des Protons ausgegangen werden. Das bedeutet, dass der Atombaustein nicht unendlich lange stabil sein darf, was bisher von vielen Forscher angenommen wurde. Stattdessen müsste er irgendwann zerfallen. Auch wenn das erst in 10 hoch 34 Jahren stattfindet.

Probleme über Problem rund um die Weltformel

Doch auch mit dieser Annahme geht ein Problem einher: Abgesehen davon, dass diese Halbwertszeit nur schwer vorstellbar ist, müsste sich der Protonenzerfall experimentell leicht nachweisen lassen. Denn schon in unserem Körper befinden sich genug Protonen, um in einem Jahr einen Zerfall zu erleben. Daher hätte ein solcher Zerfall, beispielsweise in Wassertanks von Detektoren wie dem Super-Kamiokande in Japan, bereits beobachtet werden müssen.

Nachdem das aber nicht der Fall ist, gelten die GUT-Varianten mit der einheitlichen Feldtheorie nicht. Diesen fehlerhaften Gedankengang musste sich auch Glashow eingestehen und sagte: "Der Protonenzerfall ist ein Fehlschlag. Viele große Ideen sind damit gestorben."

Und was heißt das nun für die Weltformel?

Wenn es bereits solche Schwierigkeiten gibt, die große Vereinheitlichung bei den drei Grundkräften festzustellen, dann sieht es für die Weltformel ziemlich düster aus. Die Gravitation entzieht sich bislang dem übergeordneten quantenphysikalischen System. Ähnlich verhält es sich mit dem bisher unentdeckten Boson.

Wissenschaftler geben den Traum um die Weltformel noch lange nicht auf, heißt es bei Scinexx. Allerdings wird auch deutlich, dass die von Albert Einstein einst so optimistisch formulierte Vereinheitlichung der Grundkräfte doch um einiges komplizierter ist als angenommen. So ist bislang noch nicht klar, ob die Weltformel auch irgendwann gefunden wird – und ob diese überhaupt existiert.

Albert Einstein traf nicht nur Vorhersagen zur Weltformel, sondern war vor allem für seine Relativitätstheorie bekannt. Sie soll nun endlich komplett sein. In diesen fünf erstaunlichen Dingen deines Alltags steckt Einsteins Relativitätstheorie.

Zu den Kommentaren
Neueste Videos auf futurezone.de

Neueste Videos auf futurezone.de

Beschreibung anzeigen