Auf der Suche nach einer Theorie von Allem

Auf der Suche nach einer Theorie von Allem

Bereits in den 1970er Jahren hatten Physiker:innen die Kräfte der Natur im sogenannten „Standardmodell der Teilchenphysik“ zusammengeführt. Nur die Schwerkraft widersetzt sich hartnäckig einer Einordnung: Einsteins Relativitätstheorie und die Quantentheorie lassen sich im Rahmen der bekannten physikalischen Gesetze nicht miteinander vereinbaren. Aber wenn wir verstehen wollen, was im Innern eines Schwarzen Lochs oder in den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Urknall „passiert“, muss dieser Widerspruch aufgelöst werden. Deshalb suchen Gravitationsphysiker:innen nach einer Theorie der Quantengravitation, die Quantentheorie und Allgemeine Relativitätstheorie vereinigt. Ein Ansatz dazu sind Symmetriebetrachtungen. In zwei Interviews erläutert Professor Hermann Nicolai, emeritierter Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, welche Rolle Symmetrien bei der Suche nach einer vereinheitlichten Theorie spielen.

Sowohl Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie als auch das Standardmodell der Teilchenphysik beruhen auf Symmetrieprinzipien. Aufgrund von Symmetriebetrachtungen wurden so aus dem Standardmodell neue Elementarteilchen vorhergesagt, die später in Beschleunigerexperimenten nachgewiesen werden konnten. Nicolais Hypothese ist, dass die Vereinheitlichung von Gravitation und den Wechselwirkungen der Elementarteilchen nur dann zu bewerkstelligen ist, wenn man eine Symmetrie findet, die einerseits über das uns bereits Bekannte hinausgeht, andererseits aber alle bekannten Symmetrien der Physik als Teilsymmetrien enthält. Nicolais Ansatz, Gravitation und Elementarteilchenwirkungen zu vereinen, beruht auf der Symmetrie E10, einer einzigartigen unendlich-dimensionalen und auch 50 Jahre nach ihrer Entdeckung immer noch äußerst rätselhaften mathematischen Struktur.


Interview mit Prof. H. Nicolai, emeritierter Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, zur Symmetrie

Symmetrien: Das erfolgreichste Prinzip der Physik

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Interview mit Prof. H. Nicolai, emeritierter Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, zur Quantengravitation und zu Symmetrien

Mit Symmetrie die Welt erklären

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