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Eleganz und Extradimensionen

GABRIELE VENEZIANO versuchte als junger Physiker 1968 am CERN, verschiedene experimentell beobachtete Eigenschaften der starken Kernkraft zu verstehen. „Zu seiner großen Überraschung stellte er fest, dass eine eher ‚abgehobene‘ Funktion, die etwa 200 Jahre zuvor von dem namhaften Schweizer Mathematiker Leonhard Euler als Teil rein mathematischer Forschungen entwickelt worden war – die Eulersche Beta-Funktion –, zahlreiche Eigenschaften stark wechselwirkender Teilchen sozusagen in einem Aufwasch zu beschreiben schien. (…) Das löste eine hektische Forschungstätigkeit aus“, begann der an der Columbia University in New York arbeitende Physik- und Mathematik-Professor Brian Greene die „kurze Geschichte der Stringtheorie“ in seinem Bestseller „Das elegante Universum“. Und weiter: „Doch in einer Hinsicht war Venezianos Beobachtung unvollständig. Wie die auswendig gelernte Formel, die ein Schüler verwendet, ohne ihre Bedeutung zu verstehen oder sie herleiten zu können, so schien Eulers Beta-Funktion zu funktionieren, ohne dass irgend- jemand wusste, warum. Venezianos Ansatz war eine Formel, die nach einer Erklärung verlangte.“ Diese Erklärung fanden Physiker 1970: Venezianos Ansatz implizierte, dass die fundamentalen Bausteine der Welt keine punktförmigen Elementarteilchen sind, sondern schwingende, eindimensionale Saiten (englisch „Strings“). Doch weil sie so winzig sind, erscheinen sie als Teilchen.

Zwar scheiterte Venezianos ursprüngliche Theorie am Widerspruch späterer experimenteller Befunde. Doch zwei gewaltige theoretische Durchbrüche 1984/85 und 1995 katapultierten eine weiterentwickelte Version an die Forschungsfront der Theoretischen Physik. Denn von diesem mathematisch gleichermaßen komplexen und eleganten Ansatz versprechen sich viele Wissenschaftler eine „Weltformel“, die alle Grundkräfte der Natur einheitlich beschreibt. Der Preis dafür ist freilich hoch – oder vielmehr bizarr: Neben den drei bekannten Raumdimensionen muss es noch sechs oder sieben weitere geben, die allerdings „aufgerollt“ und damit mikroskopisch klein sind. Dem Radius einer dieser Dimensionen entspricht ein Feld namens Dilaton. Es ist ein notwendiger Bestandteil der Stringtheorie – und womöglich der Geburtshelfer unseres Universums.

Rüdiger Vaas

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