QED: Die seltsame Theorie des Lichts und der Materie (German Edition)

das Neutrino, das d- und das u- Quark auf eine besondere Weise zusammenzugehören, koppeln doch die beiden ersten wie die beiden letzten an das W. Gegenwärtig glaubt man, daß ein Quark nur seine »Farbe« oder seine »Flavorquantenzahl« ändern kann. Was aber geschähe, wenn es – welch reizvolle Idee – bei der Kopplung an ein noch unentdecktes Teilchen in ein Neutrino zerfallen könnte? Die Protonen mithin unbeständig wären?
    Die Theorie ist schnell bei der Hand: Das Proton ist instabil. Den Berechnungen zufolge dürfte es dann im Universum freilich keine Protonen mehr geben! Doch das geniert die Theoretiker wenig! Da wird mit Zahlen jongliert und die Masse des neuen Teilchens erhöht, bis man die Zerfallsrate des Protons mit Ach und Krach unter den Punkt gedrückt hat, an dem sie nachgewiesenermaßen nicht eintritt.
    Erbringen neue Experimente genauere Daten über das Proton, passen sich die Theorien flugs an. Als jüngste Versuche bewiesen, daß die Zerfallsrate des Protons mindestens fünfmal geringer sein muß als vom letzten Stand der Theorien vorhergesagt, erhob sich der Phoenix sogleich mit einer modifizierten Theorie aus der Asche. Die Last des Beweises blieb und bleibt natürlich genaueren Experimenten überlassen. Wer weiß schon, ob das Proton zerfällt oder nicht. Zu beweisen aber, daß es nicht zerfällt, ist eine äußerst schwierige Sache.
    In all diesen Vorlesungen habe ich stets die Gravitation ausgeklammert. Und zwar aus dem einfachen Grund, weil ihr Einfluß zwischen Objekten außerordentlich gering ist: Zwischen zwei Elektronen zum Beispiel ist er 1 gefolgt von 40 (vielleicht sogar 41) Nullen mal geringer als der der elektromagnetischen Kräfte. Diese dienen in der Materie fast ausschließlich dem Zusammenhalt des Atoms, indem sie durch Erzeugung eines bestens austarierten Gleichgewichts von Plus- und Minusladungen die Elektronen an den Kern binden. Bei der Gravitation dagegen wird nur eine Kraft wirksam, die Anziehung, die mit der Zahl der Atome zunimmt, bis sich diese schließlich zu so gewichtigen Erscheinungen wie dem Menschen summiert haben und die Auswirkungen der Schwerkraft – auf Planeten, auf uns und so fort – meßbar werden.
    Da die Schwerkraft die mit Abstand schwächste aller Wechselwirkungen ist, kennen wir bislang keine Nachweismethoden für so winzige Wirkungen. 30 Selbst wenn uns die Möglichkeit der experimentellen Überprüfung fehlt, existieren nichtsdestotrotz verschiedene Quantentheorien der Gravitation. Diese setzen »Gravitonen« (die in eine neue Polarisationskategorie mit dem »Spin 2« einzuordnen wären) und andere Elementarteilchen (zum Teil mit Spin 3/2) voraus, erfinden also eine Menge bis jetzt unauffindbarer Partikel, während selbst die besten von ihnen die bekannten Teilchen nicht einzubeziehen vermögen. Außerdem tauchen in Termen mit Kopplungen Unendlichkeiten auf, nur daß bei den Quantentheorien der Gravitation jenes verrückte Verfahren, das uns bei der Quantenelektrodynamik die Unendlichkeiten vom Hals schaffte, versagt. So fehlt es nicht nur an Experimenten zur Überprüfung einer Quantentheorie der Gravitation, sondern an einer vernünftigen Theorie überhaupt.
    Ein Manko aber haftet der ganzen Geschichte bis heute an: die beobachteten Massen der Teilchen, m. Wir besitzen noch immer keine Theorie, die diese Zahlen adäquat zu erklären verstünde. Zwar benutzen wir diese Zahlen in allen unseren Theorien, aber wir verstehen sie nicht – wir begreifen nicht, was sie sind oder woher sie kommen –, meiner Meinung nach ein fundamentales, hochinteressantes Problem.
    Ich will hoffen, daß ich Sie durch all diese Spekulationen über neue Teilchen nicht verwirrt habe. Selbst auf diese Gefahr hin wollte ich den Rest der Physik mit einbeziehen, um Ihnen zu zeigen, daß die gültigen Gesetze hier wie da mit Amplituden arbeiten und die zu berechnenden Wechselwirkungen in Diagrammen darstellen und so fort. Damit wollte ich Ihnen freilich gleichzeitig demonstrieren, daß die Theorie der Quantenelektrodynamik das beste Beispiel einer guten Theorie ist, das wir haben.
    Anmerkung zu den Korrekturfahnen im November 1984:
    Nach Abschluß dieser Vorlesungen wurden bei Versuchen »verdächtige Ereignisse« beobachtet, die die Vermutung nahelegen, daß die Entdeckung eines neuen, unerwarteten (und deshalb hier noch nicht erwähnten) Teilchens oder Phänomens bevorsteht.
    Anmerkung zu den Korrekturfahnen im April 1985:
    Gegenwärtig scheint es sich bei den oben