Große vereinheitlichte Theorie
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Als große vereinheitlichte Theorie oder grand unification theory (GUT) bezeichnet man eine Theorie, die drei der vier bekannten physikalischen Grundkräfte vereinigen würde, nämlich die starke Wechselwirkung, die schwache Wechselwirkung und die elektromagnetische Kraft.
Eine abgeschlossene und allgemein anerkannte Theorie dieser Art liegt jedoch noch nicht vor. Daher ist der Begriff der Theorie in diesem Kontext auch nicht korrekt und die Ideen dazu müssten als große vereinheitlichte Hypothese bezeichnet werden. Diese Trennung ist deswegen notwendig, um empirisch im Experiment im Rahmen bestimmter Modelle überprüfte Zusammenhänge und Gesetzmässigkeiten von zunächst zu erfolgenden Überlegungen und Ideen (Möglichkeiten) klar zu trennen. Hypothesen können sich durchaus auch bei der Überprüfung als falsch heraus stellen, während eine Theorie im Rahmen ihres Modells als allgemein gültig anzusehen ist.
Man nimmt an, dass diese Grundkräfte zum Zeitpunkt des Urknalls eine einzige Kraft waren, die sich nach der Abkühlung in diese drei bekannten Kräfte aufspaltete. Voraussetzung dazu wäre, dass die starke Kernkraft bei hoher Energie schwächer wird, wohingegen die elektromagnetische Kraft und die schwache Wechselwirkung, die nicht asymptotisch frei sind, bei hoher Energie stärker werden. Bei einer bestimmten, sehr hohen Energie hätten dann alle drei Kräfte die gleiche Stärke und könnten sich als verschiedene Aspekte einer einzigen Kraft erweisen. Die Große vereinheitlichte Theorie sagt weiter voraus, dass bei dieser Energie alle Materieteilchen mit Spin 1/2, zum Beispiel Elektronen und Quarks, im wesentlichen gleich wären, was zu einer weiteren Vereinheitlichung führen würde.[1]
Zustände, in denen diese Kraft erzeugbar wäre, sind praktisch nicht herstellbar, da dazu überdimensionierte Teilchenbeschleuniger konstruiert werden müssten. Eine Möglichkeit, die Existenz einer vereinheitlichten Kraft dennoch zu prüfen, sind Protonenzerfälle, die von allen vereinheitlichten Theorien postuliert werden. Durch den bisher ausgebliebenen Nachweis solcher Zerfälle konnte ein Minimum für die Energie, bei der die Vereinheitlichung auftreten kann, angegeben werden. Sie liegt bei einer Billiarde GeV.
Für eine vollständige Beschreibung aller Vorgänge der unbelebten Natur müsste diese Vereinigung auch die vierte Grundkraft, die Gravitation, mit einbeziehen. Eine solche Theorie, die Quantentheorie und Gravitationstheorie vereint (Quantengravitation) bezeichnet man als „Theory of Everything (TOE)“. Kandidaten sind beispielsweise die Stringtheorie und die Loop-Quantengravitation, die jedoch bisher nur in Ansätzen existieren, und in noch eingeschränkterem Maße die Twistor-Theorie.
[Bearbeiten] Schritte zur großen vereinheitlichten Theorie
[Bearbeiten] Quellen
- ↑ Stephen Hawking: Eine kurze Geschichte der Zeit. dtv, München 2001. Seiten 100ff. ISBN 3-423-33070-8
