Man vermutet derzeit also, dass die supersymmetrischen Teilchen allesamt schwerer sind als die normalen Teilchen und deswegen bis jetzt noch nicht entdeckt worden sind. Und hofft, dass sie in naher Zukunft in den verbesserten Teilchenbeschleunigern nachgewiesen werden können.

Aber warum braucht man die Supersymmetrie eigentlich? Nur weil sie so schön symmetrisch ist? Das ist einer der Gründe, den in der Wissenschaft ist man immer darauf aus, möglichst einfache und umfassende Erklärungen zu finden. Aber die Supersymmetrie würde, wenn sie existiert, auch einige sehr wichtige Probleme lösen. Da wäre zum Beispiel die Frage nach der dunklen Materie. Wir wissen ja, dass das Standardmodell der Teilchenphysik noch unvollständig sein muss. Denn wir wissen, dass es neben der normalen Materie auch noch eine andere Form von Materie gibt, deren Auswirkungen wir zwar beobachten können über deren Natur wir aber noch nichts wissen. Diese dunkle Materie, über die ich in Folge 25 der Sternengeschichten gesprochen habe, könnte aus supersymmetrischen Teilchen bestehen. Denn wenn es die Supersymmetrie gibt, dann sind die meisten dieser Teilchen zwar instabil, existieren also nur für kurze Zeit bevor sie sich in andere Teilchen umwandeln. Es muss aber ein sogenanntes “leichtestes supersymmetrisches Teilchen” geben, das nicht weiter zerfallen kann – und das hätte genau die Eigenschaften, die Teilchen der dunklen Materie haben müssten.

Die Supersymmetrie würde auch das Problem der Kopplungskonstanten lösen. Mit einer Kopplungskonstante beschreibt man, vereinfacht gesagt, wie stark eine Kraft wirkt. Und die Kräfte die wir kennen, sind alle unterschiedlich stark. Die Gravitation beispielsweise ist enorm schwach, was man ja auch daran erkennt, dass ein simpler Kühlschrankmagnet in der Lage ist, der Gravitation entgegen zu wirken, die von der gesamten Erde ausgeübt wird! Auch die anderen Kräfte die in den Atomen wirken und die von Gluonen und W- bzw. Z-Bosonen übertragen werden, haben unterschiedliche Stärken. Auch hier geht man wieder davon aus, dass dies gebrochenen Symmetrien zu verdanken ist. Ursprünglich sollten alle Kräfte gleich stark gewesen sein oder anders gesagt: Alle Kräfte sollten nur EINE KRAFT gewesen sein, erst als das Universum abkühlte haben sich die einzelnen heute beobachtbaren Kräfte herauskristallisiert.

Wenn man aber im Standardmodell der Teilchenphysik berechnet, bei welcher Temperatur die Kopplungskonstanten der Kräfte den gleichen Wert erreichen, kriegt man ein Problem. Das tun sie nämlich nie! Verwendet man dagegen das supersymmetrische Modell, dann treffen sie sich tatsächlich in einem einzigen Punkt und vereinheitlichen sich zu einer einzigen Kraft.

Es gäbe noch weiter Probleme, bei denen die Supersymmetrie weiter helfen könnte. Aber damit das auch klappt, müsste man jetzt wirklich bald die ersten neuen Teilchen entdecken. Wir haben schon einen großen Bereich möglicher Teilchenmassen abgesucht und nichts gefunden. Das heißt nicht, dass es sie nicht geben kann. Aber wenn sie noch schwerer sind, dann sind sie irgendwann so schwer, dass sie all die Probleme, für deren Lösung man die Supersymmetrie entwickelt hat, gar nicht mehr lösen können…

Die Supersymmetrie ist eine sehr elegante und vielversprechende Hypothese. Ob sie aber auch real ist oder nicht, muss sich erst herausstellen. Aber auch wenn sie falsch sein sollte: Irgendeine neue Theorie die über das Standardmodell der Teilchenphysik hinaus geht, ist auf jeden Fall nötig. Denn die offenen Fragen bleiben bestehen…

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Kommentare (16)

  1. #1 McPomm
    18. Dezember 2015

    So gut einleuchtend habe ich die Susy noch nie erklärt bekommen.

  2. #2 Schlappohr
    18. Dezember 2015

    “Der Spin würde dann angeben, in welche Richtung die Rotationsachse zeigen kann.”

    An dieser Selle habe ich immer ein Verständnisproblem. In welche Richtung bzgl. welchen Koordinatensystems? Es gibt im Universum kein bevorzugtes Koordinatensystem, d.h. ich kann es frei wählen und drehen, wie ich will, und dann kann die Spinachse in jede beliebige Richtung zeigen.
    Oder ist das der Punkt, wo man sich von der Vorstellung Spin=Rotation trennen muss?

  3. #3 Mathias
    18. Dezember 2015

    @Schlappohr

    Die Spin”achsen”/-richtungen müssen ja zuerst durch eine Messung bestimmt werden. Die vor der Messung frei wählbare Orientierung des dazu benötigten Messapparates legt das Koordinatensystem fest, welches danach für die Reproduzierbarkeit der Messung gelten muss. Die erste Messung legt also das Koordinatensystem fest.

  4. #4 Schlappohr
    18. Dezember 2015

    @Mathias

    Danke. Ich hab natürlich nicht bedacht, dass man den Spin von Anfang an als quantenmechanische Größe sehen muss, ob wohl es ja im nächsten Satz steht.

  5. #5 Artur57
    19. Dezember 2015

    @Schlappohr

    Was ich bisher gelesen habe: immer in Bewegungsrichtung. Bei Wikipedia erfährt man über das Neutrino

    “Das Neutrino erwies sich als „Linkshänder“, sein Spin ist seiner Bewegungsrichtung entgegengesetzt (antiparallel; siehe Händigkeit). Damit wird eine objektive Erklärung von links und rechts möglich.”

    Also in diesem Fall muss man den Spin tatsächlich als Drehung interpretieren. In vielen Fällen ist das richtig und zutreffend, aber eben nicht immer.

  6. #6 Mathias
    19. Dezember 2015

    @Artur57
    Eine “klassische” Messung des Spins erfolgt durch den Stern-Gerlach Versuch mit Silberatomen. Deren Spins stehen dann senkrecht zur Bewegungsrichtung, parallel zum Magnetfeld.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Stern-Gerlach-Versuch

  7. #7 Artur57
    19. Dezember 2015

    @Matthias

    Da hast Du natürlich recht. Da habe ich mich vom Neutrino etwas blenden lassen.

    Das wäre mal eine lohnende Untersuchung, wie sich diese Spins eigentlich ausrichten. Beim Neutrino nach der Bewegungsrichtung, bei geladenen Teilchen nach einem äußeren Magnetfeld. Und der Rest? Gibt es da Aussagen?

  8. #8 JaJoHa
    19. Dezember 2015

    @Artur57
    Fragst du nach Spin, oder magnetischen Moment?
    Schau mal hier , da ist das für einige Teilchen aufgelistet.

  9. #9 Jens
    22. Dezember 2015

    Erklärt die Supersymmetrie auch die Diskrepanz zwischen Materie und Antimaterie?

  10. #10 Thomas Stör
    25. Januar 2016

    Zu “Die Supersymmetrie ist eine sehr elegante und vielversprechende Hypothese …” eine kurze Anmerkung: bereits die einfachste supersymmetrische Erweiterung des Standardmodells ist m.E. noch hässlicher als das Standardmodell selbst (zig neue Felder = Teilchen, zig neue Parameter); realistische Modelle verschlimmern diese Situation eher noch. Warum alle Welt immer von einer eleganten Theorie spricht, kann ich nicht nachvollziehen; das trifft allenfalls auf minimale und unrealistische Varianten zu.

  11. #11 Krypto
    25. Januar 2016

    @Thomas:
    Wenn Du das nicht nachvollziehen kannst, hast Du Dich nicht mit allen Aspekten der SuSy beschäftigt 😉
    Im Übrigen bedeutet “elegant” nicht “einfach” oder “leicht nachvollziehbar”.

  12. #12 Thomas Stör
    26. Januar 2016

    Welche Aspekte, die die SUSY “elegant” machen, hätte ich denn übersehen?

  13. […] haben jede Menge Ideen, wie diese umfassendere Theorie aussehen könnte. Die Supersymmetrie ist eine davon, aber bei weitem nicht die einzige. Um heraus finden zu können, wie das […]

  14. #14 Halo
    24. März 2016

    — Zitat —-
    Gebrochene Symmetrien sind in der Physik ebenfalls nicht unbekannt. Ein schönes Beispiel ist immer der Übergang von Wasser zu Eis: Im flüssigen Wasser können sich Teilchen in alle Richtungen bewegen und haben jede Menge Freiheit
    ———-
    2 Fragen dazu:
    Ich dachte, den Übergang von flüssig zu fest, nennt man Phasenübergang.
    Ist ein Bruch in der Symmetrie eigentlich reversibel ?
    Was ist nun eigentlich der Unterschied zw. Phasenübergang und Symmetriebruch ?

  15. […] und es wird bei seiner Begründung mehr als deutlich, dass er die physikalische Hypothese der Supersymmetrie nicht verstanden hat, auf die er sich beruft. Denn die kann zwar unter Umständen eine Erklärung […]

  16. […] zentrale Problem. Als Beispiel kann die “Supersymmetrie” dienen (ich hab hier schon mal mehr dazu erzählt). Dabei handelt es sich um eine Erweiterung des aktuell verwendeten Standardmodells der […]