Heinz R. Pagels Cosmic Code - Globale-Evolution TV

Eichsymmetrie abgeleitet werden kann. Vier Gluonen, das Photon und das W + , W - und Z 0 ,
sind für die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung unter den Quarks und
Leptonen verantwortlich. Acht farbige Gluonen bewirken die starke Kraft, die die Quarks
fest in Hadronen einschließt.
Die theoretischen Physiker hatten zwei Theorien zur Verfügung, mit denen sie die
Wechselwirkungen der Quarks, Leptonen und Gluonen beschreiben konnten: die Theorie
von Weinberg und Salam über die einheitliche elektromagnetische und schwache Wechselwirkung
sowie die Quantenchromodynamik, die Theorie der farbigen Quarks und
Gluonen. Beide Theorien gingen vom Prinzip der Eichsymmetrie aus. Das veranlasste die
Physiker, eine einzige Eichsymmetrie zu suchen, die sowohl die Theorie von Weinberg
und Salam als auch die Quantenchromodynamik in sich vereinigte, eine große, einheitliche
Theorie der elektromagnetischen, schwachen und starken Wechselwirkung. Sie
hatten sie bald gefunden. Die einfachste Theorie, die diese Wechselwirkungen vereinheitlichte,
wurde 1977 von zwei Physikern aus Harvard vorgeschlagen, Howard Georgi
und Sheldon Glashow, und sie stützt sich auf eine einzige Eichsymmetrie vom Yang-
Mills-Typ. Der entscheidende Gedanke in dieser Theorie, der auch schon vor ihrer Arbeit
bekannt gewesen war, bestand in der Gleichbehandlung der Quarks und Leptonen, ehe die
einzige Symmetrie spontan gebrochen wurde. Die einzige Yang-Mills-Symmetrie, die sie
postulierten, führte zu 24 Gluonen, die mit allen Quarks und Leptonen symmetrisch in
Wechselwirkung standen. Diese Symmetrie wurde dann stufenweise gebrochen. In der
ersten Stufe gewannen 12 der 24 Gluonen eine sehr große Masse. Das sind die »überschweren
Gluonen«; sie sind viele Milliarden Milliarden Male schwerer als das Proton,
und kein Beschleuniger kann sie je erzeugen. Die zwölf übrigen Gluonen entsprechen den
bekannten vier Gluonen im Modell von Weinberg und Salam und den acht farbigen
Gluonen in der Quantenchromodynamik. Das zweite Stadium des Zusammenbruchs der
Symmetrie verläuft nach dem Muster des Weinberg-Salam-Modells. Dabei bekommen
drei der vier Gluonen, die schwachen Gluonen, eine Masse von etwa hundert Protonenmassen,
während das Photon zusammen mit den acht farbigen Gluonen masselos bleibt.
Das Endergebnis dieser großen einheitlichen Theorie der Quarks und Leptonen entspricht
also der Welt, wie wir sie sehen.
Auf den ersten Blick macht diese Vereinheitlichung der verschiedenen Wechselwirkungen
unter dem Einfluss einer einzigen, spontan gebrochenen Symmetrie eher den
Eindruck einer Denksportaufgabe. Die wichtigste Folge der Vereinheitlichung dieser
Wechselwirkungen scheint die Existenz von zwölf neuen überschweren Gluonen zu sein,
die nie entdeckt werden. Wen interessiert das schon? Aber eine Konsequenz dieser Vereinheitlichung
der Wechselwirkungen, sogar eine wichtige, lässt sich doch beobachten,
und sie hat die Physiker in große Aufregung versetzt. Die überschweren Gluonen weisen
Wechselwirkungen auf, die das Proton, den wichtigsten Baustein des Atomkerns, destabilisieren.
Lange hielten die Physiker das Proton für absolut stabil und unfähig, in leichtere Teilchen
zu zerfallen. Manche sahen in der Protonenstabilität sogar ein Grundprinzip der
theoretischen Physik, das a priori gegeben war. Der Grund für diesen Glauben an die
Protonenstabilität wird aus der Überlegung klar, dass das Proton das leichteste Baryon aus
drei Quarks ist und stabil sein muss, weil die Quarks in nichts Leichteres zerfallen können.
Das Proton ist der letzte Überrest anderer Baryonenzerfälle; selbst das Neutron
zerfällt ja schließlich in ein Proton.
Aber mit den überschweren Gluonen änderte sich diese Meinung, denn sie konnten
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