Wie steht es ein Jahr später um die Teilchenphysik?

Seit unserem letzten Blogeintrag ist über ein Jahr vergangen, und es ist einiges passiert in der Grundlagen- und Astrophysik. Die Entdeckung von Gravitationswellen durch die LIGO-Experimente hat die Astronomie revolutioniert und nicht nur das Nobelpreis-Komitee in Begeisterung versetzt. Die Experimente der Elementarteilchenphysik und insbesondere die Suche nach „neuer Physik“ am stärksten Teilchenbeschleuniger der Welt, dem Large Hadron Collider,  aber auch die Suchen nach dunkler Materie, können aber etwas Anlass zur Sorge geben.

Unser Artikel vom August 2016 über das „Alptraum-Szenario“ der Grundlagenphysik ist leider im Wesentlichen immer noch aktuell, denn konkrete Entdeckungen neuer Teilchen oder Kräfte insbesondere am LHC blieben in der Zwischenzeit aus. Suchen nach einer unter Physikern sehr populären und plausiblen Klasse Dunkler-Materie-Teilchen, den WIMPs, gingen leer aus.

Einige ungewöhnliche Ergebnisse der Teilchenphysik, die eine gewisse Spannung mit den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik aufweisen, stehen aber weiterhin. Die Redaktion von Spektrum der Wissenschaft hat sich davon sogar in der Februarausgabe dazu hinreißen lassen, einen möglichen Umbruch in der Teilchenwelt zu titeln.

Spektrum-Titel Februar 2018:

Nach Jahren der aufgeregten Neuigkeiten z.B. über neue Teilchen am LHC sind aber nicht nur wir etwas vorsichtig geworden, und der Enthusiasmus des SdW-Titels hat uns ziemlich überrascht.

Der hervorragend informierte Teilchenphysik-Blog Résonaances, den wir schon häufiger zitiert und als Quelle herangezogen haben, lag ebenfalls lange Zeit in einem Dornröschenschlaf und wurde von seinem Autor Jester im März aufgeweckt, um ein eher ernüchtertes Update zu dieser möglichen Krise der Hochenergiephysik zu geben. Natürlich kann das Forschungsgebiet weiterhin jederzeit durch eine Entdeckung von der anhaltenden experimentellen Dürreperiode erlöst werden – sei es ein neues Teilchen am LHC oder eine eindeutige Detektion eines Dunkle-Materie-Teilchens in einem der verschiedenen dedizierten Experimente – aber solange das nicht geschieht, steht die Teilchenphysik vor der Frage, wie man weitermachen soll.

Wenn uns die großen Teilchenbeschleuniger-Experimente mit Entdeckungen neuer Phänomene „im Stich lassen“, steckt in der Tat weiterhin großes Potenzial in der Astrophysik und in den Suchen nach Dunkler Materie, um das Gebiet auf der experimentellen Seite weiter zu bringen. Aber auch die Theorie-Community kann versuchen, sich weiter neu orientieren. Jester sieht in neuen (und nicht so neuen, aber aus der Mode gekommenen) Zugängen zur Quantenfeldtheorie das Potenzial, neue Impulse aus theoretischer Sicht zu liefern, um die offenen Fragen der Grundlagenphysik anzugehen, auch wenn empirische Ergebnisse noch Mangelware sind. Prominente Theoretiker wie Nima Arkani-Hamed sind schon vor Jahren auf diesen Zug aufgesprungen, und z.B. Streuamplituden von Teilchen auf ganz neue Weise auf der Grundlage neuer Prinzipien zu berechnen. Damit könnten, so eine Hoffnung, neue Zusammenhänge zwischen der Quantenphysik und der Gravitation offengelegt werden.

Es geht also weiter und bleibt spannend in der Grundlagenphysik, aber das Gebiet wird sich möglicherweise in den nächsten Jahren stark verändern.

 

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