Preise für gebrochene Symmetrien

7. Oktober 2008, 11:01
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Der Nobelpreis für Physik 2008 geht an drei Forscher aus Japan und den USA - Ihre fundamentalen Entdeckungen ermöglichen unter anderem eine Erklärung dafür, warum es überhaupt Materie gibt

Letztlich sind wohl auch wir Kinder eines Symmetriebrechung. Dieser muss sich - nach dem gegenwärtigen Stand der Physik - irgendwann kurz nach dem Big Bang vor knapp 14 Milliarden Jahren zugetragen haben. Hätte es nach dem Urknall nämlich gleich viel Materie- wie Anti-Materie-Teilchen gegeben, hätten sich diese gegenseitig ausgelöscht.

Auf zehn Milliarden Antimaterie-Teilchen dürfte ein überschüssiger Materie-Partikel gekommen sein - was die Entstehung von Galaxien, Sternen und am Ende auch Menschen ermöglichte.

Wie es zu dieser Symmetriebrechung kam, wird demnächst auch wieder am bis zum Frühjahr still gelegten Teilchenbeschleuniger LHC in Genf getestet. Noch ist es aber ein ungelöstes Rätsel der Physik, "die dem Prinzip nach auf der Suche nach Symmetrien ist", wie Wolfgang Lucha vom Institut für Hochenergiephysik (Hephy) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) sagt. Denn das bedeute die Möglichkeit der Vereinfachung - auch und zumal in Form von Naturgesetzen.

Immer wieder Symmetriebrechungen

Doch es gibt in der Physik immer wieder Symmetriebrechungen. Auf ein Beispiel dafür stießen Teilchenphysiker im Jahr 1964. Damals stellt sich heraus, dass die als neutrale Kaonen bezeichneten Teilchen beim radioaktiven Zerfall nicht an die bislang angenommenen Symmetriegesetze hielt - eine Entdeckung, für die es 1980 den Nobelpreis gab.

Den beiden Japaner Makoto Kobayashi (64) und Toshihide Masakawa (68), zwei der drei frisch gebackenen Physik-Laureaten, gelang es bereits 1973, dieses Phänomen mit einem komplizierten Mechanismus zu erklären. Erforderlich dafür war die Annahme, dass es drei weiter Familien von so genannten Quarks geben musste - die später in Experimenten nachgewiesen wurden.

Eine weitere Vorhersage der beiden neuen Nobelpreisträger (das A- Meson zerfällt anders als das B-Meson) wurde erst 2001 an zwei Teilchen-Detektoren in den USA und Japan experimentell nachgewiesen.

Neue Rechentechniken

Grundlegende Fragen der Symmetrie und ihrer Brechung beschäftigten auch Yoichiro Nambu (87), Professor emeritus an der University of Chicago und der dritte im Bunde der Physik-Laureaten 2008. Bereits im Jahr 1960 übertrug er neue Rechentechniken auf die Physik des Allerkleinsten, was ebenfalls Symmetriebrüche erklärte und den hochdekorierten Forscher zu einem Väter des gängigen Standardmodells der Physik machte, das am LHC in Genf auf dem Prüfstand steht.

Die Forscher wollen mit der Riesenmaschine unter anderem das Higgsteilchen als Repräsentant des Higgsfelds ausfindig machen, dessen Verschiebung kurz nach dem Urknall den Teilchen ihre Materie zuwies. Ob die das Higgs-Teilchen finden oder ein anderes äquivalentes Teilchen: "In jedem Fall muss es den physikalischen Symmetrien und ihrer Brechung gehorchen", so Wolfgang Lucha, "oder das Standardmodell ist widerlegt" (Klaus Taschwer/DER STANDARD, Printausgabe, 8.10.2008)

  • Der Teilchenphysiker Makoto Kobayashi teilt sich mit ...
    Foto: AP/Kyodo News

    Der Teilchenphysiker Makoto Kobayashi teilt sich mit ...

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    ... Toshihide Masakawa eine Hälfte des Nobelpreises.

  • Yoichiro Nambu wurde die andere Hälfte zugesprochen.
    Foto: REUTERS/John Gress

    Yoichiro Nambu wurde die andere Hälfte zugesprochen.

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