Heinz R. Pagels Cosmic Code - Globale-Evolution TV

sind, verborgene Symmetrien sind.
Die Vorstellung von den gebrochenen Symmetrien wurde um die Mitte der sechziger
Jahre weiterentwickelt; der Grundgedanke war eigentlich ganz einfach. Die Gleichungen,
die die Wechselwirkung von Eichfeldern mit anderen Feldern beschrieben, mussten die
Yang-Mills-Symmetrie aufweisen, ihre Lösungen jedoch nicht. Da aber die Lösungen der
Gleichungen die wirkliche Welt beschreiben, brauchte sich die Eichsymmetrie auch nicht
direkt zu zeigen. Die Physiker bezeichnen solche asymmetrischen Lösungen symmetrischer
Gleichungen als »spontan gebrochene Symmetrie«; das ist so wie die Symmetrie
einer Akrobatenpyramide: symmetrisch, aber nicht stabil. Die natürliche Tendenz, und
das macht die Nummer so aufregend, geht dahin, dass die Symmetrie wieder zerstört
wird.
Der Gedanke einer spontan gebrochenen Symmetrie diente Steven Weinberg und
Abdus Salam 1967 zur Entwicklung ihrer Eichfeldtheorie der einheitlichen elektromagnetischen
und schwachen Wechselwirkungen - einer Theorie, die das Musterbeispiel aller
künftigen einheitlichen Feldtheorien wurde. Viele Vorstellungen, aus denen diese vereinheitlichte
Feldtheorie aufgebaut wurde, waren schon vorher bekannt gewesen. Wie
Weinberg sagte: »Hier stößt man sofort auf eine alte Art von Symmetrie, die in ferner
Vergangenheit einmal von Schwinger und Glashow und später von Salam und Ward
vorgeschlagen und zu diesem Zweck von mir in der Arbeit von 1967 wieder aufgegriffen
wurde.« Weinberg und Salam zeigten zum ersten Mal, wie diese Vorstellungen von einer
gebrochenen Eichsymmetrie in einer realistischen Feldtheorie mit den richtigen experimentellen
Folgen zusammengefasst werden konnten. 1979 teilten sich Glashow, Weinberg
und Salam für ihre Arbeiten einen Nobelpreis.
Dieser bemerkenswerten Feldtheorie liegt der Gedanke zugrunde, dass eine spontan
brechende Symmetrie den Unterschied zwischen der schwachen und der elektromagnetischen
Wechselwirkung bedingt. Im symmetrischen Zustand gibt es vier gleichermaßen
masselose Gluonen. Aber nach einem spontanen Bruch der Symmetrie bleibt nur eines
dieser Gluonen ohne Masse, und dieses Teilchen wird als Photon der elektromagnetischen
Wechselwirkung identifiziert. Die anderen drei Gluonen gewinnen eine riesige Masse
vom Hundertfachen der Protonenmasse. Das sind die schwach wechselwirkenden Gluonen,
normalerweise W + und W - genannt, zwei Teilchen mit gleicher Masse, die eine positive
und eine negative elektrische Ladungseinheit tragen, und das Z 0 , ein elektrisch
neutrales schwaches Gluon. Die verschiedenen Massen der vier ursprünglich masselosen
Gluonen zeigen die gebrochene Symmetrie. Steven Weinberg hat diesen Gedanken folgendermaßen
zusammengefasst:
»Selbst wenn in einer Theorie ein hohes Maß an Symmetrie postuliert wird, müssen
die... Zustände der Teilchen diese Symmetrie keinesfalls zeigen... In der Physik scheint
mir nichts so aussichtsreich zu sein wie die Vorstellung, dass eine Theorie ein hohes Maß
an Symmetrie aufweisen kann, die uns im alltäglichen Leben verborgen bleibt.«
Wie kann eine Symmetrie spontan gebrochen werden? Abdus Salam nennt uns dazu
folgendes Beispiel. Nehmen wir an, mehrere Personen werden zum Essen an einem
runden Tisch eingeladen. Neben jedem Gedeck steht zwischen den Esstellern ein Salatteller.
Wenn man die Regel nicht kennt, könnte man annehmen, dass sich der eigene Salatteller
entweder links oder rechts vom Gedeck befindet; er ist symmetrisch. Wenn aber
ein Gast den Salatteller an seiner rechten Seite nimmt, müssen sich alle anderen danach
richten. Die Rechts-Links-Symmetrie wird »spontan gebrochen«. Die Symmetrie des
Weinberg-Salam-Modells ist komplizierter, aber der Grundgedanke ist ähnlich: Die Lö-
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