Physik : Vorwärts in die Vergangenheit

Zeitreisen, eine neue Dimension und eine ganz neue Grundkraft – bahnbrechende Erkenntnisse von US-Forschern könnten das Standardmodell der Physik in seinen Grundfesten erschüttern.

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Der Film als Vorbild. Viele Wissenschaftler reizt es, Hollywoods Träume Wirklichkeit werden zu lassen. Dazu gehören auch Zeitreisen, wie sie in „Zurück in die Zukunft“ beschrieben wurden. Das Bild zeigt eine Szene aus dem zweiten Teil mit Christopher Lloyd.
Der Film als Vorbild. Viele Wissenschaftler reizt es, Hollywoods Träume Wirklichkeit werden zu lassen. Dazu gehören auch...Foto: Cinetext

Hätte er doch die nette Frau nach ihrer Telefonnummer gefragt! Drei Tage sind inzwischen vergangen und er ist sich sicher: Hätte ich noch einmal die Gelegenheit, wäre ich nicht so schüchtern. Zeitreisen faszinieren die Menschen. Das zeigt sich auch an den vielen Filmen zu diesem Thema wie zum Beispiel die Kult-Trilogie „Zurück in die Zukunft“ unter der Regie von Robert Zemeckis. Ein Hollywood-Traum.

Oder nicht? Wissenschaftler der Vanderbilt-Universität in Nashville behaupten jetzt, dass es zumindest einem bestimmten Elementarteilchen gelingen könnte, zwischen den Zeiten zu springen. In einem Aufsatz, der auf der Webseite „Arxiv.org“ veröffentlicht ist, stellen sie ihre Theorie vor. Sie benötigen aber mehr als die bekannten drei Raumdimensionen plus der Zeit und arbeiten mit der „Stringtheorie“.

Thomas Weiler und Chiu Man Ho glauben, dass der Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider) in Genf nicht nur das gesuchte „Higgs-Boson“ nachweisen wird, sondern zudem ein „Higgs-Singlet“. Das könne ihrer Theorie zufolge „Abkürzungen“ durch bestimmte Dimensionen nehmen, sprich: durch die Zeit reisen. Für greifbare Materie wie Menschen oder Roboter gelte das nicht, betonen die Wissenschaftler.

Doch selbst was das Singlet betrifft, gibt es große Zweifel an deren Fähigkeit, durch die Zeit zu reisen. „Das widerspricht allen bekannten und bewiesenen Naturgesetzen“, sagt Wilfried Buchmüller, Physiker am Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy) in Hamburg. Schon mehrfach seien in Theorien faszinierende Dinge wie Zeitreisen entdeckt worden. Doch bei genauerem Hinsehen konnte das nicht bestätigt werden. „Als Wissenschaftler sollte man aber immer offen für neue Ideen sein und vermeintliche Sicherheiten auch kritisch hinterfragen“, sagt Buchmüller. Möglicherweise liefert der LHC in Genf tatsächlich den Nachweis für die seltsamen Stringlets.

Der 27 Kilometer lange Ringbeschleuniger könnte vielleicht noch weitere unbekannte Teilchen aufspüren. Seit dieser Woche diskutieren Physiker, ob zur Liste hypothetischer Partikel noch ein weiterer Kandidat hinzugefügt werden muss. Forscher am Fermilab nahe Chicago haben in ihren Messreihen ungewöhnliche Daten gefunden, die möglicherweise auf ein bisher unbekanntes Teilchen verweisen. Im Ringbeschleuniger „Tevatron“, sechs Kilometer lang, lassen sie Protonen und Antiprotonen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit im Kreis umherflitzen und dann aufeinanderprallen. Mit komplizierten Messgeräten schauen sie dann, welche Teilchen sich bei den Kollisionen bilden. „Jedes Teilchen hat eine bestimmte Energie, je nachdem, welche Energie gemessen wird, können wir sagen: Das war ein ,W-Boson’ oder ein ,Jet’“, erläutert Thomas Müller vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT), der am CDF-Experiment am Tevatron beteiligt ist.

Bis zu 20 Millionen Zusammenstöße finden pro Sekunde statt, so dass die Detektoren pausenlos Daten produzieren. Diese werden automatisch vorsortiert und nur ein Bruchteil der Kollisionsereignisse überhaupt gespeichert. Daraus wiederum filtert ein Computer die „interessanten Ereignisse“ heraus. „Je mehr Messungen wir machen, umso genauer können wir sagen, wie die Kollisionen ablaufen, welche Eigenschaften die dabei erzeugten Teilchen haben“, sagt Müller. Dazu nutzen die Physiker ein gewaltiges Formelwerk, das das Werden und Vergehen der Materie nur mit mathematischen Formeln beschreibt. „Standardmodell der Physik“ nennen sie es. Durch Messungen in Experimenten können sie dieses Standardmodell immer weiter verbessern.

Bei der Auswertung der gespeicherten Kollisionen im Tevatron haben Forscher nun in mehreren Fällen Ereignisse gefunden, die so aussehen, als ob ein neues Teilchen erzeugt worden wäre. Eine Beobachtung, die es laut Theorie nicht geben dürfte. „Entweder ist unsere Vorstellung von dem, was da bei den Kollisionen passiert, falsch, oder wir haben etwas völlig Neues entdeckt“, sagte Giovanni Punzi, einer der führenden Forscher der Arbeitsgruppe. Sein Kollege Rob Roser schließt allerdings aus, dass das lang gesuchte Higgs-Teilchen dafür verantwortlich wäre. Möglicherweise steckt also noch ein anderes Teilchen dahinter, das viel schwerer wäre als alles, was man bisher kennt. „Es könnte auch eine neue Gewalt jenseits der bislang bekannten geben“, sagte Punzi der Nachrichtenagentur AFP. Er spielte damit auf die vier anerkannten Grundkräfte der Physik an, zu denen die Gravitation, die Elektromagnetik, die starke und die schwache Kernkraft zählen. So oder so – die Entdeckung würde das Standardmodell der Physik in seinen Grundfesten erschüttern.

Die Wissenschaftler wollen weitere Experimente auswerten und schauen, ob sie die Ergebnisse wiederholen. „Die ungewöhnlichen Messwerte sind da, die kann man nicht als Fehler abtun, dafür sind sie zu häufig“, sagt Müller. „Aber ich glaube, dass sie dennoch mit dem Standardmodell erklärt werden können.“

Es gibt jedoch noch eine weitere Komponente in der Geschichte. Das Tevatron wird im September definitiv stillgelegt. Groß ist die Versuchung, auf der Zielgeraden etwas übereifrig zu sein.

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