Ich werde in einer halben Stunde nicht die zahlreichen Möglichkeiten aufzeigen können,
warum das Universum ein seltsamer Ort ist, aber ich möchte Ihnen ein paar Highlights zeigen.
Zunächst möchte ich Ihnen etwas über die gewöhnliche Welt erzählen, die Welt, die Materie, aus der wir bestehen,
die Welt, die ebenso Chemie und Biologie hervorbringt wie kondensierte Materie und den Großteil der angewandten Physik.
Unserem heutigen tiefen Verständnis nach sind die Grundlagen dieser Welt tatsächlich ziemlich seltsam und wunderbar zugleich.
Das Bild der Materie, das die moderne Physik wiedergibt, ist in vielerlei Hinsicht seltsam.
In der Quantenmechanik erscheinen Atome wie Musikinstrumente, nicht metaphorisch, sondern fast buchstäblich.
Als Bohr sein berühmtes Wasserstoffatommodell vorstellte, das auf dem Vergleich mit Planetenbahnen basiert,
wobei jedoch nur bestimmte Umlaufbahnen zur Verfügung stehen, auf denen es hin und her springt,
erklärte das die Linienspektren des Wasserstoffs.
Einstein nannte dies die höchste Form von Musikalität in der Gedankenwelt.
Ich denke, Einstein bezog sich auf die Ideen von Kepler bis Pythagoras‘ Vorstellung von der Sphärenmusik,
die so aussah, dass bei der Bewegung der Planeten um die Sonne Musiktöne entstehen.
Aber dann gab es hier noch ein zusätzliches Element, nämlich, dass das Hauptmerkmal im Bohrschen Atom,
dass es vorhersagbar war, dass die Frequenzen, die sicher Lichtwelle, kein Ton waren,
welche das Atom emittiert oder absorbiert, diskrete Einheiten waren,
sie waren also wie Töne eines Musikinstruments und waren charakteristisch für diese Form der Materie.
Aber das war erst der Anfang.
Kurz darauf, als die moderne Quantenmechanik entwickelt wurde, stellte sich heraus,
dass die entsprechenden Gleichungen zur Beschreibung von Atomen ziemlich dieselben Gleichungen wie diejenigen waren,
die man zur Beschreibung der Vibration von Musikinstrumenten verwendete, partielle Differentialgleichung vom Wellentyp.
Aber auch das war nur der Anfang, wie ich Ihnen jetzt näher erläutern werde.
Mit dem Erfolg der Quantenmechanik in den 20er- und frühen 30er-Jahren
entstand ein erfolgreiches Bild der Atom- und Molekularphysik und der Grundlagen dieser Themen,
die auf der Vorstellung beruhten, dass gewöhnliche Materie aus Elektronen und Photonen besteht,
für die es eine sehr gute Theorie der Quantenelektrodynamik gab,
und des Inneren der Atome, der Kerne, die aus Nukleonen, Protonen und Neutronen bestehen.
Aber die Kräfte, die diesen Kern zusammenhielten, waren ziemlich unklar.
Es wurde die Priorität der Physik, zu verstehen, was das für Kräfte waren,
was das für neue Kräfte waren, die die Atomkerne zusammenhielten.
In einer ziemlich komplizierten Geschichte fand man heraus, dass bei einer Kollision von Protonen mit Neutronen,
sich diese nicht nur gegenseitig ablenken, sondern in Zerfallsprodukte auflösen,
die aus vielen Protonen und vielen Neutronen mit ihren Antiteilchen
und sehr vielen neuen Arten von stark wechselwirkenden Teilchen bestehen, Pi Mesonen, Rho Mesonen, Kappa Mesonen, Delta‘s ...
Das ist eine ganze Buchstabensuppe mit Hunderten von Teilchen
und alle sahen in ihren Grundeigenschaften mehr oder weniger wie Protonen und Neutronen aus, nur schwerer und instabil.
So entwickelte sich die Vorstellung, dass Protonen und Neutronen nicht unbedingt die elementaren Grundbausteine waren,
sie mussten als Teil eines größeren Bilds angesehen werden und so wusste man nicht mehr,
welche die anderen Bestandteile der gewöhnlichen Materie waren.
In den 60er-Jahren brachte hauptsächlich Murray Gell-Mann, unabhängig von ihm aber auch George Zweig, die Idee hervor,
dass man von diesen neuen stark wechselwirkenden Teilchen viel erfahren kann,
und postulierte, dass sie aus sogenannten Quarks bestehen.
Bis Anfang der 70er-Jahre gab es keine genaue Theorie darüber, welche Kräfte zwischen den Quarks wirkten.
Mittlerweile kennen wir die anderen Bestandteile, es sind Gluonen.
Was bedeutet das, was ist dieser operative Inhalt?
Quarks sind dafür bekannt, dass sie sich nicht beobachten lassen.
Was ist mit Gluonen?
Können sie beobachtet werden und wie kommt man zu der außergewöhnlichen Schlussfolgerung,
dass Protonen und Neutronen aus diesen speziellen, grundlegenden Bausteinen bestehen?
Tatsächlich mit einer besonders einfachen und schönen Theorie,
einer mathematischen Verallgemeinerung der Quantenelektrodynamik, der sogenannten Quantenchromodynamik, kurz QCD.
Auch wenn allgemein gesagt wird, dass Quarks nicht sichtbar sind oder Quarks nicht existieren, ist das eine komplette Lüge.
Hier ist ein Bild von Quarks und Gluonen.
Wenn man Elektronen und Positronen bei hoher Energie kollidieren lässt,
sieht man Quarks und Gluonen nicht als einzelne Teilchen,
sondern als Abdruck ihrer Energie und Impuls in der Struktur des zugrunde liegenden Ereignisses.
Wenn man die Energie und Impuls all dieser Teilchen in einem Strahl oder Jet bündelt
und ihm die Energie und Impuls eines Quarks zuordnet, und die ganze Energie und Impuls dieses Strahls hinzufügt
und der Energie und Impuls eines Gluons zuweist und dieser ein Antiquark sein soll,
erkennt man, dass man eine passende Beschreibung von allem erhält, was bei diesem Laborexperiment passiert.
Und die Theorie besagt, wie die relative Verteilung der Energie sein sollte,
wie die relative Wahrscheinlichkeit unterschiedlicher auftretender Winkel sein sollte,
wie groß die relative Wahrscheinlichkeit ist, 2 Strahlen im Vergleich zu 3 Strahlen zu finden,
denn 3 Strahlen können als ein Quark und ein Antiquark begleitet von der Strahlung eines Gluons verstanden werden.
So kann man die elementare Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen detailgenau überprüfen,
indem man identifiziert, dass es diese Teilchenstrahlen sind, die die Materialisierung von Quarks und Gluonen,
die sichtbare Materialisierung sind.
Ein Aspekt dabei, der meiner Meinung nach profund ist und nicht oft erläutert wird, aber hier angemessen ist, ist,
dass dies eine fantastische Illustration des Grundprinzips der Quantenmechanik ist,
es ist dessen Unbestimmtheit, die nur probabilistische Ergebnisse ergibt.
In Beschleunigern wie dem LEP werden immer und immer wieder Elektronen und Positronen aufeinander geschossen,
strukturlose punktartige Objekte in unseren Gleichungen, und angeschaut, was herauskommt.
Man macht also immer und immer wieder dasselbe, man gibt Hunderte Millionen Euro dafür aus,
aber auch wenn man immer wieder dasselbe macht, erhält man jedes Mal ein anderes Ergebnis.
Deshalb ist es schwierig, hier die wesentliche Implikation der Quantenmechanik zu vermeiden,
dass man nur probabilistische Ergebnisse bekommt, man kann nicht deterministisch,
ausgehend von dem, was man hineingibt, genau das vorhersagen, was man herausbekommt.
Die Theorie sagt nur Wahrscheinlichkeiten voraus, aber die Wahrscheinlichkeiten sagt sie erfolgreich voraus.
Die Theorie, wenn wir zu dem ursprünglichen Problem des Verständnisses von Materie
und des Verständnisses von Protonen und Neutronen zurückgehen, erscheint sehr sonderbar,
weil sie besagt, dass die wesentlichen Bausteine masselose Gluonen sind, strikt masselos,
sie müssen masselos sein, um die Konsistenz und Symmetrie der Theorie aus ähnlichen Gründen zu gewährleisten,
aus denen Physiker das Photon als masselos oder das Graviton als masselos verstehen.
Und wenn man die Details dieser Ereignisse anpasst, stellt man fest, dass Quarks fast masselos sind.
Es ist also eine richtige Herausforderung, Protonen und Neutronen zu erzeugen, die dafür bekannt sind,
nicht masselos zu sein und in der Tat enthalten sie die gesamte Masse, im Grunde der gewöhnlichen Materie,
von hauptsächlich masselosen Bausteinen.
Für Chemiker widerspricht es übrigens der Lavoisier-Entdeckung, dass Masse erhalten bleibt.
Wir fangen mit masselosen Dingen an und bauen Dinge auf, die Masse haben.
Lavoisier hatte nicht falscher liegen können.
Wie ist das möglich?
Nun, das ist dank Einsteins zweitem Gesetz möglich.
Was meine ich mit Einsteins zweitem Gesetz?
Dies ist eine Anlehnung an das erste Kapitel des Armee-Handbuchs, mit dem Radioingenieure im Zweiten Weltkrieg ausgebildet wurden,
um Leute, die nicht unbedingt sehr gebildet waren, auf den neuesten Stand zu bringen.
Das erste Kapitel dieses Handbuchs behandelt die 3 Ohmschen Gesetze, das erste Ohmsche Gesetz ist U=IR,
das zweite Ohmsche Gesetz ist I=U/R und ich überlasse es Ihnen, das dritte Ohmsche Gesetz abzuleiten.
In ähnlicher Art haben wir Einsteins bekanntes Gesetz, E=Mc2 , und das zweite Gesetz, M=E/c2.
Das mag nun etwas albern erscheinen, ist es vielleicht auch, aber es ist nicht so albern, wie es scheint,
denn unterschiedliche Schreibweisen derselben Gleichung können ganz unterschiedliche Dinge suggerieren.
E=Mc2 suggeriert bekanntlich die Möglichkeit, viel Energie von einer relativ kleinen Menge Masse zu bekommen
und ruft oft die Verbindung mit der Atombombe oder Atomreaktoren hervor.
Diese Art, die Gleichung zu schreiben, ruft etwas ganz Unterschiedliches ins Bewusstsein, es erinnert an die Vorstellung,
dass man Masse aus Energie erzeugen kann, aus purer Energie.
Das ist auch die Form, die man in Einsteins Originaltext findet, es müsste also heißen, man findet nicht „E=Mc2“,
in Einsteins Originaltext steht diese Formel (m=E/c²)
und der Titel dieses Aufsatzes lautete „Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?”.
Er befasste sich also von Anfang an mit der Idee, dass Energie die Quelle ist, die wesentliche Quelle der Masse.
Der Grund dafür ist, dass in der modernen Physik, sogar in der Physik von 1905,
Energie eine viel grundlegendere und primäre Menge als Masse ist, es ist die Energie, die erhalten wird,
Energie, die in den Gesetzen der Thermodynamik erscheint,
Energie, die in der Schrödingergleichung vorkommt und so weiter und so fort.
Jedenfalls lautet die Antwort, die wir auf Einsteins Frage
„Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?” haben:
Ja, Ausrufezeichen.
Doppeltes Ausrufezeichen, denn die Masse von Protonen und Neutronen,
die den Großteil der Masse der gewöhnlichen Materie ausmacht,
stammt vollkommen von der Bewegungsenergie zwischen Quarks und Gluonen ab,
die Quarks und Gluonen selber haben keine eigene Masse, das heißt, dass die gesamte Masse der Protonen und Neutronen,
und im Wesentlichen die gesamte Masse der gewöhnlichen Materie von dieser Bewegungsenergie abstammt.
Das ist eine sehr interessante Geschichte, aber wie das genau funktioniert,
kann ich Ihnen leider nicht in einer halben Stunde erklären.
Um Ihnen jedoch zu beweisen, dass ich keine Märchen erzähle, werde ich numerische Berechnungen zeigen,
die diese Behauptungen unterstützen.
Wir haben also eine sehr präzise, begrenzte Grundlagentheorie über die Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen,
eine Theorie, deren Gleichungen eine direkte Verallgemeinerung der Gleichungen der Elektrodynamik sind und sehr streng sind,
d. h. nicht verändert werden können, ohne die Theorie zu zerstören.
Dann müssen wir diese Gleichungen lösen, um herauszufinden, wie die Massen der Teilchen sind,
was die möglichen Dinge sind, die man aus Quarks und Gluonen erzeugen kann.
Es stellt sich heraus, dass es eine ziemlich große Herausforderung ist, diese Gleichungen zu lösen,
und tatsächlich war der einzige praktikable Ansatz, der von Erfolg gekrönt war, der,
dieses Problem in einen gigantischen Computer einzuspeisen,
die Gleichungen in einer diskreten Form einfach in einen Computer einzugeben.
Und tatsächlich hat dieses Problem die Entwicklung von massiv-parallelen Rechnerstrukturen vorangetrieben.
Um meine Arbeit anständig zu erledigen, um die Arbeit, die ich Ihnen hier gezeigt habe, zu machen
- ich berechne die Massen verschiedener Teilchen - ist es erforderlich, einen Computer zu entwickeln,
der grob gesagt 1x10 hoch 30 Protonen und Neutronen enthält, ihn bei voller Leistung laufen lassen,
was mittlerweile mehrere Teraflop bedeutet, Teraflop heißt 1x10 hoch 12 Gleitkommaoperationen pro Sekunde –
und das über Monate hinweg.
Dann bekommt man präzise Gleichungen, die einem verraten, was das Proton macht, ein Proton jede 10 hoch -24 Sekunden,
das heißt, wie schwer es sein würde.
Aber die Ergebnisse sind es wert.
Das suggeriert, dass es schlauere Wege geben könnte, um Dinge zu berechnen, als wir bisher wussten.
Aber in jedem Fall sind dies die Ergebnisse und ich denke, sie gehören zu den größten Errungenschaften in der Wissenschaft.
Von einer grundlegenden Theorie, die exakt drei Parameter hier enthält, die an die Masse der leichten Quarks,
die Masse der Strange-Quarks und die einzige Kopplungskonstante festgesetzt sind, die die Theorie beschreiben.
Man verwendet die Masse des leichten Quarks, um die Pionen-Masse anzupassen,
das zur Gruppe der Mesonen gehört und am stärksten von der Masse des leichten Quarks abhängig ist.
Die Masse des Strange-Quarks kann man festsetzen, in dem man es an die Kappa -Mesonen anpasst,
da das am stärksten von der Strange-Quarkmasse abhängig ist.
Die Kopplungskonstante wird an einer Aufspaltung im System von schweren Quarks angepasst.
Die Details sind nicht so wichtig, aber es sind die Glanzstücke.
Und dann steht alles fest, es gibt keinen Bewegungsraum mehr,
die Berechnungen müssen mit den real gemessenen Werten der Massen übereinstimmen, anderenfalls ist die Theorie nicht korrekt.
Wie Sie sehen, gibt die Theorie die korrekten Werte innerhalb von Fehlergrenzen an,
hier sind die Fehler der numerischen Kalkulation angegeben und die Kästchen geben die richtigen Werte der Massen an.
Man erhält die Massen für die Teilchen von der grundlegenden Theorie.
Das bezieht sich auf einen speziellen Fall, N hier, N steht für Nukleon,
dies sind Protonen und Neutronen und tatsächlich geht die Masse der Protonen und Neutronen, wie behauptet,
aus der puren Energie der hauptsächlich masselosen Quarks hervor,
das heißt, dass Quarks viel kleinere Massen als die Massen des Nukleons und die wirklich masselosen Gluonen haben.
Einsteins zweites Gesetz findet hier also wirklich statt.
Lassen Sie mich das etwas aufschlüsseln, damit ich Ihnen zeigen kann,
was sich hinter diesen numerischen Kalkulationen verbirgt, denn das ist ziemlich profund.
In der Quantenfeldtheorie, die die Grundlage von allem ist, was ich sage, entdecken wir,
dass das, was uns als leerer Raum erscheint, in Wirklichkeit ein wild dynamisches Medium ist.
Hier ist ein Bild davon, was der Computer macht, wenn er die Masse der Protonen und so weiter berechnet.
Man sieht hier, was man sehen würde, wenn man Augen hätte,
die Entfernungen von der Größenordnung 10 hoch -14 cm und Zeiten von 10 hoch -24 Sekunden auflösen könnten.
Gemäß der Theorie, die so viele erfolgreiche Vorhersagen macht - wir sollten es also auch hier glauben
- wenn man die entsprechenden Augen hätte, würde man Gluonenfelder sehen, die kommen und gehen.
Das passiert also im Innern des Computers, das ist kein Bild eines Künstlers,
dies ist ein tatsächliches - nun es ist natürlich die falsche Farbe - aber es ist ein aktuelles Bild der Gluonenfluktuation.
Für Experten ist dies die glatte Verteilung der topologischen Ladungsdichte.
Und das ist es, was im leeren Raum passiert, in Ihrem und in meinem Körper, überall im Universum.
Und es sind wahrlich diese Zustände, die Eigenschaften der Teilchen, die wir sehen.
Die verschiedenen Teilchen, die wir beobachten, entsprechen den Schwingungsmustern,
die in diesem dynamischen Leerraum entstehen, wenn er auf unterschiedliche Art gestört wird.
Wenn man beispielsweise 3 Quarks, 2 Up-Quarks und 1 Down-Quark hineinwirft
und sie in diesem dynamischen Medium loslässt, werden sie sich zu einem Proton verbinden.
Und das ist unser grundlegendes Verständnis davon, was ein Proton ist.
Diese fluktuierenden Felder halten die Quarks zusammen und die Präsenz der Quarks stört solche Felder etwas
und verändert den Energieinhalt, wodurch die Masse des Protons erzeugt wird.
Auch das ist keine Metapher, sondern die reine Wahrheit.
Ich zeige Ihnen hier kein Proton, das ist aus technischen Gründen ziemlich kompliziert, sondern ein Pion.
Man wirft ein Quark und ein Antiquark hinein, lässt einfach los, man mittelt über diese Fluktuationen,
die ich Ihnen zuvor gezeigt habe, und man sieht nur die Nettostörung in den Feldern,
weil man den Unterschied zwischen der Energie bei Vorhandensein des Quarks und des Antiquarks berechnen will,
das nennen wir ein Pion im Unterschied zum leeren Raum.
Man zieht also den Teil des Leerraums ab, dann sieht man die Störung in den Feldern, und das ist die Störung, das ist ein Pion.
Es ist diese Störung in diesen Feldern und es ist die Energie, die durch diese Störung entsteht,
das entspricht der Masse des Pions gemäß Einsteins zweitem Gesetz.
Und das Proton würde sehr ähnlich aussehen, aber es ist technisch schwieriger zu erzeugen.
Diese Kalkulationen sind noch zerrissen und beinhalten statistisches Rauschen.
Es sollte wirklich glatt und symmetrisch sein,
aber selbst wenn man mit einem gigantischen Computer Teraflop-Operationen durchführen lässt, monatliche Teraflop-Operationen,
es geht nicht, das Medium ist so stark schwankend, dass es immer noch Rauschen im Ergebnis geben wird.
Lassen Sie mich das zusammenfassen.
Wir haben Einsteins zweites Gesetz, M=E/c2,
und das können wir mit der Planck Einstein-Gleichung zwischen Energie und Frequenz zusammensetzen
und erhalten m=h x Ny / c2, E=h Ny und das können wir so umstellen, dass wir Ny=mc2/h erhalten.
Dies ist eine direkte Verbindung zwischen den Massen der Teilchen, die wir beobachten und Frequenzen.
Und tatsächlich werden auf diese Art die Massen mit diesen numerischen Kalkulationen berechnet.
Man hat nur Raum und Zeit als Referenz, man hat keinen Maßstab, man hat keine Geräte,
mit denen man Energie oder Gewicht direkt messen kann.
Man muss etwas in Raum und Zeit messen, um die Massen zu bestimmen und dies ist das Verhältnis, das genutzt wird,
um Massen in solchen numerischen Kalkulationen zu bestimmen, im wahrsten Sinne des Wortes.
Statt Keplers Sphärenmusik oder Bohrs und Einsteins Musikalität im Wasserstoffatom haben wir nun festgestellt,
dass die Massen der Teilchen die Töne, die Frequenzen des Schwingungsmusters im leeren Raum sind,
wie es auf verschiedene Art und Weise gestört wird, entsprechen sie exakt diesen Frequenzen,
nur multipliziert mit der Naturkonstante c2 durch h.
Anstatt der antiken Sphärenmusik, die ein mystischer Ansatz war, der nie konkretisiert wurde,
setzen wir sie in Quarks, in Anführungszeichen.
Wir haben jetzt eine sehr genaue Vorstellung von der Musik des leeren Raumes und die Massen der verschiedenen Teilchen,
die wir beobachten, sind im engen Sinne die Töne, die im leeren Raum ausgesendet werden,
wenn er auf unterschiedliche Weise gestört wird.
Das ist also, was die gewöhnliche Materie auf tiefster Ebene ist,
und ich hoffe, Sie stimmen mir zu, wenn ich sage, dass das seltsam und schön zugleich ist.
Das ist der Teil, den wir verstehen.
Lassen Sie mich jetzt zu dem Teil übergehen, den wir noch nicht verstehen,
gerade als wir unseren Triumph feierten über das Verständnis, wie die Welt funktioniert,
sorgten die Astronomen noch für einige Überraschungen.
Astronomen haben herausgefunden, dass die gewöhnliche Materie, also der Teil, den wir verstanden haben,
nur 5% der Gesamtmasse des Universums ausmacht, gemittelt über große Skalen.
Natürlich dominiert die gewöhnliche Materie auf der Erde, im Sonnensystem oder sogar in der Galaxie,
aber die große Leere des Raums ist so, dass eine kleine Menge Masse im Raum verteilt,
eine geringe Dichte an Masse im Raum verteilt, kann dominieren, wenn es gemittelt wird über das ganze Universum.
Der Teil der Materie, den wir verstehen, der auf Elektronen, Photonen, Quarks und Gluonen beruhende Teil,
macht nur 5% der Gesamtmasse des Universums aus.
Das ist es, was Astronomen herkömmlich untersucht haben, Sterne, Galaxien, Nebel und so weiter.
Aber 95% sind etwas anderes und wir haben entdeckt,
bzw. Astronomen haben entdeckt, dass diese 95% selbst aus 2 Komponenten bestehen.
25% sind die mysteriöse „dunkle Materie“.
Sie verklumpt, aber nicht so stark wie die gewöhnliche Materie.
Um jede Galaxie herum verteilt sich dunkle Materie, die diffuser ist und die Galaxie umgibt,
und sogar jetzt sieht man „Galaxien“, die vollkommen aus dunkler Materie bestehen und sehr wenig gewöhnliche Materie enthalten.
Und 70% stecken in der mysteriösen „dunklen Energie“, die gleichmäßig verteilt ist,
als wenn sie eine wesentliche Eigenschaft des Raumes wäre.
Und das Seltsamste bei dieser ganzen Sache ist, anders als bei irgendeiner anderen Materieform,
die wir bis heute kennengelernt haben, dass sie negativen Druck ausübt.
Negativer Druck treibt Dinge auseinander und was dabei beobachtet wurde, ist, dass die Ausdehnung des Universums,
anstatt langsamer zu werden, wie man es vom positiven Druck und Gravitationswechselwirkungen erwarten würde,
steigt die Ausdehnungsrate mit der Zeit und wird diesem negativen Druck zugeordnet.
Was ist dieses dunkle Zeug?
Wir wissen es nicht.
Der Grund dafür, dass diese Materie als dunkle Materie bezeichnet wird, ist darauf zurückzuführen,
dass Standardtests nicht ihre Existenz nachweisen konnten.
Sie absorbiert kein Licht, sie streut kein Licht, sie veranlasst Materie nicht Licht auszusenden.
Das Einzige, was sie erzeugt und wodurch wir von ihr wissen, ist die gravitative Ablenkung.
Was halten Sie von dieser Frage?
Sie sind mit etwas konfrontiert, das wirklich seltsam und sehr schwer zu untersuchen ist, und haben keine Ahnung, was es ist.
Sie können jetzt Experimente machen und Leute haben die Experimente gemacht
und die Experimente haben gezeigt, dass es dunkel ist (lacht).
Also was machen wir dann?
Es gibt einen anderen Weg, wir können versuchen, die Gleichungen der Physik zu verbessern.
Wir denken, dass wir Materie unter extremen Bedingungen verstehen,
und haben es tatsächlich geschafft, den Urknall im Labor zu simulieren und zu zeigen,
dass unsere Hypothesen in der frühen Universumskosmologie experimentell nachgewiesen werden können.
Die Zeit ist knapp, deshalb werde ich es nicht machen.
Natürlich könnte ich Ihnen das wunderbar erklären, aber ich habe keine Zeit (lacht).
Weil wir denken, dass wir das frühe Universum sehr gut verstehen,
können wir die experimentellen und kosmologischen Konsequenzen unserer vorgeschlagenen Verbesserungen der Gleichungen berechnen.
Was heißt das denn, unsere Gleichungen zu verbessern?
Für moderne Physiker heißt das typischerweise, die Symmetrie der Gleichungen zu verbessern.
Es gibt mehrere konkrete Vorschläge, wie man die Symmetrien der Gleichungen verbessern kann,
um eine mehr einheitliche Beschreibung der Natur zu geben.
Eine davon sieht so aus, dass man die Wechselwirkungen nimmt, die scheinbar getrennt sind,
die starke, die elektromagnetische und die schwache Wechselwirkung und die Gravitation
und sie in eine vereinheitlichte Theorie setzt, und das verlangt eine Änderung der Gleichungen oder Ergänzung.
Eine andere besteht darin, die Beschreibung der Teilchen mit unterschiedlichen Spins zu vereinheitlichen,
dies macht Supersymmetrie erforderlich, die die Gleichungen auf eine unterschiedliche Art entwickelt.
Und es gibt weitere Beispiele zur Verbesserung der Gleichungen, Symmetrien der Gleichungen oder Verständnis dessen,
warum die postulierten Symmetrien auf der Welt nicht in Erscheinung treten,
das führt zu direkten experimentell prüfbaren Konsequenzen.
Ich habe keine Zeit, all diese Vorschläge auszuarbeiten, ehrlich gesagt habe ich keine Zeit,
überhaupt einen von ihnen darzulegen, aber lassen sie mich ein paar Worte zum ersten Vorschlag sagen,
weil er besonders spannend und zeitgemäß ist.
Wie ich bereits sagte, ist unser Ziel die Vereinheitlichung der Beschreibung der unterschiedlichen Wechselwirkungen,
und wenn man versucht, dies zu tun, fügen sich mehrere Dinge zusammen.
Wenn man eine einheitliche Eichsymmetrie erstellt, die die Farb-Eichsymmetrie der starken Wechselwirkungen
und die Eichsymmetrie der Elektrodynamik und der schwachen Wechselwirkungen erweitert –
wenn man versucht, eine all-umfassende Symmetrie zu erstellen, fügen sich viele Dinge zusammen,
aber eine Sache fügt sich nicht sofort ein.
Das heißt, die intrinsische Stärke dieser unterschiedlichen Wechselwirkungen ist wirklich unterschiedlich.
Deshalb ist die starke Wechselwirkung stark, während die anderen Wechselwirkungen nicht stark genannt werden
und das ist der Grund dafür, dass ein Atomkern, der von der starken Wechselwirkung zusammengehalten wird,
viel kleiner als ein Atom ist.
Wir haben jedoch gelernt, dass der leere Raum ein dynamisches Medium ist
und dass das dynamische Medium die Eigenschaften seiner ihm eingebetteten Teilchen ändern kann,
und dies eröffnet die Möglichkeit, dass es eine grundlegende Vereinheitlichung über kurze Entfernungen gibt,
die über lange Entfernungen nach der Modifikation durch den leeren Raum als Disparität wiedergegeben ist.
Das, was wir sehen, können wir mit einer Extrapolation auf kurze Entfernungen vergleichen
und was wir sehen, spiegelt die Vereinheitlichung über kurze Entfernungen wider.
Wenn man es so macht, und nur die Teilchen verwendet, die wir als Fluktuation im leeren Raum kennen,
erfährt man, dass es fast, aber nicht ganz funktioniert.
Aber wenn man erweitert, sozusagen den Einsatz erhöht, indem man die Supersymmetrie bei niedriger Energie einschließt,
stellt man fest, dass es ziemlich präzise funktioniert und wenn ich, als Bonus, Gravitation hinzufüge,
würde es sich auch mit der Gravitation vereinigen.
Diese Ideen haben experimentelle Konsequenzen.
Damit diese Vereinheitlichung funktioniert, dürfen die supersymmetrischen Teilchen,
die zur Modifizierung der Kopplungsenergie beitragen, nicht zu schwer sein.
Sie sind dafür verantwortlich und sie können ihren Job nicht ausführen, wenn sie zu schwer sind,
sie würden dann nicht ausreichende Fluktuationen erzeugen.
Und sie müssen leicht genug sein, damit man sie im nächsten großen Beschleuniger beobachten kann, dem LHC,
der große Hadronen-Speicherring, der zurzeit im CERN gebaut wird, und 2007 in Betrieb genommen werden soll.
Zu jenem Zeitpunkt werden wir also wissen, ob die Träume der Vereinheitlichung Wirklichkeit sind,
und folglich tiefe Einblicke in die dunkle Materie erhalten, denn ein Aspekt der Supersymmetrie ist,
dass sie die Existenz eines stabilen Teilchens vorhersagt, dessen Eigenschaften geeignet sind, um dunkle Materie zu erzeugen.
Abschließend möchte ich drei wichtige Schlussfolgerungen ziehen:
Der Teil der Welt, den wir verstehen, ist seltsam und schön,
wir haben Einsteins Gedanken von der höchsten Form der Musikalität in der Gedankenwelt auf höhere Ebenen übertragen.
Wenn wir arbeiten, um zu verstehen, können wir verstehen.
Es schien vielen Leuten hoffnungslos, jemals die Atomkerne zu verstehen, weil sie so klein sind,
im Prinzip sind sie so klein und so schwer zu untersuchen.
Freeman Dyson sagte Mitte der 60er-Jahre voraus, dass es 100 Jahre dauern würde,
bis wir die starken Wechselwirkungen verstehen, doch schon 10 Jahre später verstanden wir sie sehr gut.
Wenn wir arbeiten, um zu verstehen, dann können wir verstehen.
Und dann schließlich, gibt es noch eine Menge zu lernen.
Danke.
(Applaus).