Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2008

Die schönsten Träume von Freiheit werden im Kerker geträumt.
(Friedrich Schiller)

27. Juli 2024

Warum gibt es Materie? Warum existiert unsere Welt? Wer nach Naturgesetzen fragt, die bei der Entstehung des Universums eine Rolle spielten, landet beim Begriff „Symmetriebruch“, der in diesem Jahr bei der Verleihung des Physiknobelpreises eine Rolle spielte. Der Preis geht zur Hälfte an den Amerikaner Yoichiro Nambu für die Entdeckung des Mechanismus der spontanen Symmetriebrechung. Die andere Hälfte des Preises erhielten die Japaner Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa für die Entdeckung der Ursprünge der gebrochenen Symmetrie, wobei die Existenz von mindestens drei Familien von Quarks richtig vorhersagt wurde.

Es ist kein Wunder, dass die diesjährige Nobelpreisankündigung zwar in den Medien erwähnt wurde, ansonsten aber kaum auf Interesse gestoßen ist. Wer kann sich schon etwas unter einer „gebrochenen Symmetrie“ vorstellen? Das Ganze klingt nach einem wohlgeformten Gegenstand, wie etwa ein Flügelaltar oder ein griechischer Tempel, dem ein Seitenteil abhanden gekommen ist. In Wahrheit geht es beim Symmetriebruch um eine der fundamentalsten Dinge des Universums. Wären die Naturgesetze perfekt symmetrisch, dann gäbe es keine Sterne, auch keine Erde, es gäbe überhaupt keine Materie. Es gäbe ganz einfach nichts. Materie und Antimaterie hätten sich im Falle einer vollständigen Symmetrie nach dem Urknall vor rund 16 Milliarden Jahren augenblicklich gegenseitig vernichtet. Der Symmetriebruch der Natur hat bewirkt, dass pro zehn Milliarden Materie- und Antimaterieteilchen ein einziges Materieteilchen übrig blieb. Die so entstandene Materie, gewissermaßen ein schräger Überhang der Schöpfung, war die materielle Saat für alles von den Atomen über uns Menschen bis zu den Galaxien. Diese unsymmetrische Natur scheint sich heute noch in der Schrägheit mancher Zeitgenossen zu zeigen. Es darf auch die Frage gestellt werden, ob Gott ein wenig exzentrisch ist. Die Theologen mögen mit den Physikern in dieser Sache Kontakt aufnehmen.

Physiker haben das Phänomen des Symmetriebruchs schon in der Mitte des 20. Jahrhunderts beobachtet. Yoichiro Nambu war einer der ersten, der die mathematischen Grundlagen zur Beschreibung des Symmetriebruchs lieferte. Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa erkannten, dass sich der Symmetriebruch der Natur dann erklären lässt, wenn man die Existenz noch nicht beobachteter Quarks - das sind die fundamentalen Bausteine der Atomkerne - annimmt. Diese vorausgesagten Elementarteilchen konnten inzwischen in zwei Teilchenbeschleunigern nachgewie-sen werden. Man darf daher gespannt sein, was der Superbeschleuniger LHC in Genf in den nächsten Jahren an Erkenntnissen liefern wird.

Antimaterie

Helden der Wissenschaft:
Max Planck
(1858-1947) entdeckte den Quantensprung, das Allerkleinste, was die Natur an Energie zu bieten hat. In der Folge versuchte er mehrfach, seine eigene bahnbrechende Theorie zu widerlegen, was ihm nicht gelang.