By Jgmoxness – Own work, CC BY-SA 3.0, Link
Hübsch, oder? -Allerdings erkauft man sich das mit ziemlich vielen neuen Elementarteilchen, die man postulieren muss, damit diese Symmetrie so funktioniert.
Ihr seht, mit der Idee der Eichsymmetrie lassen sich problemlos neue Ideen für Theorien erfinden. (Und nebenbei versteht ihr jetzt vielleicht auch besser, warum ich immer etwas spöttisch reagiere, wenn hier Leute mit ihren Lieblingsideen von rotierenden Raumzeit-Oszillationsblasen im Bewusstseinsäther oder ähnlichen Dingen ankommen – solche Ideen zu erfinden ist ein Kinderspiel. Die Kunst besteht darin, diese Ideen sauber und scharf mathematisch zu fassen und die Konsequenzen zu prüfen. Und deswegen haben die Leute, die mit neuen Theorien neue Effekte vorhersagen, die man dann auch findet, ihre Nobelpreise voll verdient, auch wenn man – im Nachhinein – vielleicht sagt “War doch einfach, die Idee.” Nur für ne hübsche Idee gibt’s aber in der Physik nur nen feuchten Händedruck – höchstens.)
Supersymmetrie
Zum Abschluss kommen wir zur Supersymmetrie. Ich mache es kurz, und zwar aus drei Gründen: Erstens ist dieser Eintrag eh schon viel zu lang, zweitens habe ich dazu neulich schon was geschrieben, und drittens (am wichtigsten) bin ich kein Experte für SUSY und habe davon nur sehr oberflächlich Ahnung.
Unsere Eichtheorien verwenden zwei anscheinend ganz unterschiedliche Arten von Teilchen – einmal die, die den Pfeilen in meinem Modell entsprechen und einmal die Gummibandteilchen. Mathematisch ist der Unterschied zwischen beiden Teilchenarten weniger deutlich als in meinem Modell oben, aber er ist trotzdem vorhanden. Die “Pfeilteilchen” gehören alle zur Gruppe der sogenannten Fermionen, die “Gummibandteilchen” sind Bosonen.
Auch in der Supersymmetrie nimmt man an, dass man der Natur ein X für ein U vormachen kann – konkret, dass man Elektronen, Quarks usw. in andere Teilchen umwandeln kann. Statt aber zum Beispiel ein Elektron in ein Teilchen umzuwandeln, das man schon kennt, postuliert man ein neues Teilche, einen “Superpartner” für das Elektron (genannt “Selektron”). Jedes andere Teilchen (einschließlich der Bosonen) bekommt einen solchen Superpartner. Und entsprechend gibt es dann natürlich auch die Teilchen, die für die Umwandlung sorgen, mit denen man also Elektronen in Selektronen umwandeln kann. Wenn ich es richtig verstehe, ist die Symmetrie, die sich dabei ergibt, allerdings keine echte Eichsymmetrie, sondern eben eine “Supersymmetrie”, die mathematisch etwas anders funktioniert – die Teilchen, die Elektronen in Selektronen umwandeln, sind keine “echten” Eichteilchen. (Wie immer: Wer mehr weiß, darf mich gern in den Kommentaren schlaumachen.)
Die Supersymmetrie hat den Vorteil, dass sie bei den Vereinheitlichten Feldtheorien weiterhilft, die wir oben erfunden haben. Ohne Supersymmetrie kann man zwar solche vereinheitlichte Theorien auch aufstellen, aber man muss einige Parameter auf 14 Stellen hinter dem Komma genau anpassen, damit die Theorie unsere Welt beschreibt – so ein “Feintuning” sieht natürlich immer etwas künstlich und weithergeholt aus. Mit der Supersymmetrie entfällt das Feintuning. Auch die Stringtheorie ist eine supersymmetrische Theorie. Vom Standpunkt der Symmetrie her ist die Supersymmetrie schon irgendwo das non-plus-ultra – allerdings erkauft man sich das in diesem Fall damit, dass man tonnenweise neue Teilchen postulieren muss, die alle noch nie beobachtet wurden.
Das allein heißt aber natürlich nicht, dass die Supersymmetrie schon deswegen richtig sein muss – nur Experimente können zeigen, ob es all die Selektronen, Stop-Quarks, Charginos, Neutralinos, Higgsinos und wie sie alle heißen tatsächlich gibt. Deswegen haben wir ja auch den LHC bauen lassen. Und bisher sieht es ja eher schlecht aus für SUSY.
Egal, ob SUSY nun korrekt ist oder nicht: Wie ihr seht, ist die Idee der Symmetrie (wenn man sie nur weit genug fasst) auf jeden Fall ein ziemlich mächtiges Werkzeug in der Physik. Aus einfachen Symmetrieforderungen lassen sich weitreichende Schlussfolgerungen ziehen. Wie immer eine fundamentale Theorie der Welt aussehen wird – sie wird nahezu mit Sicherheit auch auf Symmetrien beruhen.
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