Willkommen in der Planckwelt

14. Interview in München

Mit Corona zur Weltformel

IZ:
Der Nobelpreis für Physik 2020 geht an Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik für den Nachweis des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße. Das Schwarze Loch besteht aus reiner Gravitation. Die Information der verschluckten Materie bleibt im Inneren des Schwarzen Lochs für immer verborgen. Mit dem Nobelpreis für Chemie 2020 wird die Entwicklung der Genschere gewürdigt, mit der die biologische Information der Virus-RNA und der DNA manipuliert wird. Die Genschere gehört zu den gentechnischen Werkzeugen, mit der auch der Impfstoff gegen das Corona Virus entwickelt wird. Im Hinblick auf die Information kann der Gegensatz kaum größer sein. Was ist Gravitation? Als Newton vor hundert Jahren vor der Pest in London auf das Land flüchtete, soll er der Legende nach unter einem Apfelbaum die Idee seines Lebens gehabt haben. Der Apfel, der ihn auf den Kopf fiel, gehorchte der gleichen Kraft wie die Erde, die die Sonne umrundet. Er nannte die Kraft Gravitationskraft, und die Masse die Ladung dieser Kraft. Die Massen ziehen sich an im Abstand². Mit Newton begann der Siegeszug der Wissenschaft. Corona ist eine Pandemie unserer Zeit und hat in nur 6 Monaten das gesellschaftliche, wirtschaftliche und kulturelle Leben in einem Maße eingeschränkt, wie wir uns das Anfang des Jahres 2020 nicht vorstellen konnten. Mund- und Nasenschutz und soziale Distanz verhindern die Tröpfcheninfektion und dämmen die Pandemie ein. Andrerseits beeinträchtigt die soziale Distanz unser gesellschaftliches und kulturelles Leben. In Europa sollen unter 27 Staaten über 700 Milliarden Euro , zum Teil unkontrolliert, umverteilt werden. Die finanziellen Ressourcen von kleinen Unternehmen werden im Kampf gegen diese Kraft aufgebraucht. Diese Kraft entfaltet in der Medienlandschaft 2020 eine enorme Macht und schafft eine neue Realität. Kommen wir mit Corona zur Weltformel, die alle Kräfte vereint?

Autor:
Tagtäglich informieren uns Wissenschaftler und Politiker über die Zahl der Infizierten durch das Corona-Virus und den Stand bei der Entwicklung des Impfstoffs. Der Wissenschaft haben wir unseren Wohlstand und unsere wirtschaftliche Vorrangstellung in der Welt zu verdanken. China zeigt, wie durch die Anwendung und Umsetzung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse innerhalb von wenigen Jahrzehnten, sich China zur zweitgrößten Macht hinter den USA hochgearbeitet hat. Millionen Menschen wurden aus Armut und von Krankheit befreit. Die Physik schafft mit der Teilchenphysik die Grundlagen und deckt mit Experimenten die Gesetze der Kräfte auf. Das Standardmodell ist der gegenwärtige Höhepunkt und ist eine herausragende wissenschaftliche Leistung. Es beschreibt die elektromagnetische Kraft, die schwache Kernkraft und die starke Kernkraft auf der Basis von Leptonen, Quarks und Bosonen. Mit dem 2012 nachgewiesenen Higgsboson ist das Standardmodell komplett. Das Standardmodell beschreibt die 3 Kräfte durch die Symmetrien SU(3) x SU(2) x U1. Die Gravitationskraft wird hingegen durch die Allgemeine Relativitätstheorie von Einstein beschrieben.

IZ:
Die Vereinigung der elektromagnetischen und der schwachen Kernkraft zur elektroschwachen Kraft wurde mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Die Vereinigung der elektroschwachen Kraft mit der starken Kernkraft zur GUT steht nachwievor aus. Ebenfalls steht die Quantengravitation noch aus. Was sind die Gründe für diese Stagnation? Warum geht es nicht vorwärts?

Autor:
Am Anfang des 20. Jahrhunderts gab es eine vergleichbare Situation bei den Vorstellungen über die Zeit, deren Intervall vom Bewegungszustand abhängt. Es gab die unterschiedlichen Zeitintervalle der Telegrafie, der Eisenbahn und der menschlichen Fortbewegung. Albert Einstein beschäftigte sich im Patentamt mit Gutachten zu den damaligen Vorrichtungen für die unterschiedlichen Zeitmessungen. Der Widerspruch zwischen der Theorie des Elektromagnetismus von Maxwell mit der Lichtgeschwindigkeit c als maximale Geschwindigkeit und der Gravitationstheorie von Newton mit der Gleichzeitigkeit drängte sich ihm auf. Mit seiner speziellen Relativitätstheorie zerschlug Einstein als Erster den Gordischen Knoten der absoluten Zeit Newtons. Newton war damals eine unangreifbare Autorität. Eine solche Autorität ist Max Planck mit seinen Planckkonstanten. Max Planck haben wir die Planckwelt mit den Einstieg in die Welt der Quanten zu verdanken. Das kleinste Zeit-Quant mit der Planckzeit 10^-43 s und das kleinste Raum-Quant mit der Plancklänge 10^-35 m ist mit Experimenten nicht zu erreichen. Theorie und Experiment fallen auf der Planckskala auseinander. Dennoch hält die herrschende Lehre an diesen Planckkonstanten fest. Heiße Kandidaten für die anstehende Quantengravitation sind die Superstringtheorie und die Schleifenquantentheorie. In der Superstringtheorie vibrieren Strings der Länge 10^-35m in 10 Dimensionen und sollen damit die massiven Teilchen des Standardprogramms erzeugen. In der Schleifenquantentheorie sind Schleifen mit der Plancklänge die Quanten von Raum und Zeit.

IZ:
Was ist die Alternative zur Planckskala?

Autor:
Die Alternative zur Planckskala mit der Planckenergie 10¹⁹ GeV ist die Fermi-Skala v=246 GeV mit dem Vakuumerwartungswert. Im Standardmodell haben die Elementarteilchen neben dem Spin, der elektrischen Ladung auch eine Masse. Keine Masse haben im Standardmodell das Photon, die Gluonen und die Neutrinos. Die Gravitationskraft wird im Standardmodell vernachlässigt, weil beim Proton und beim Elektron das Verhältnis der elektromagnetischen Kraft zur Gravitationskraft 1: 10^-36 ist. Auch das trägt zur gegenwärtigen Stagnation bei. Newton hat mit seinem Gravitationsgesetz die Masse als Gravitationsladung eingeführt, so klein eine Masse auch immer ist.

IZ:
Werden die 15 Massen der massiven Elementarteilchen im Standardmodell logarithmisch aufgetragen, dann sind die Massen nicht beliebig und zufällig, sondern in ihnen ist eine Symmetrie verborgen. Die Familienzahlen entsprechen Quantenzahlen von 0 bis 5. Bei den 4 Geraden mit den Massen hängen die Winkel von der Eulerschen Zahl e ab. Sie sind längs der logarithmischen Achse verschoben. Welche Symmetrie ist in den Massen verborgen?

Autor:
Zu den Symmetrieoperationen gehören Rotation und Translation. Die Symmetrie SU(3) der starken Kernkraft ist die Symmetrie einer Kugel mit den 3 Farbladungen rot, grün, blau. Unitär steht für komplexe Zahlen. Die Kombination der 3 Farbladungen führt zu 3²-1 = 8 masselosen Gluonen. Mit der zusätzlichen Translation erhalten wir die 4-dimensionale Symmetrie SU(4). Im Lauf der Zeit unterlag die Masse einem Bedeutungswandel. Newton führte sie als Ladung der Gravitation ein. Nach Einstein entspricht sie der Energie m=E/c². Er musste noch erleben, wir durch die gewaltige Energie der Uranbombe Hiroshima in kurzer Zeit dem Erdboden gleich gemacht wurde. Diese Form der Bestätigung seiner Geleichung hat er sich nicht gewünscht. Seit 1970 gibt es im Standardmodell ein weiteres Problem mit der Masse. Wenn die Teilchen in den Bewegungsgleichungen der Teilchenphysik eine Masse haben, entstehen mathematische Unendlichkeiten. Das war 40 Jahre lang ein Problem. Higgs und Kollegen lösten das Problem, indem sie - vereinfacht erklärt - die Massen auf den Vakuumerwartungswert v = 246 GeV reduzierten. Die reduzierten Massen sind dann dimensionslos. 2012 bekam Higgs für den Nachweis des Higgsbosons am LHC den Nobelpreis. Beim Higgsmechanismus entsteht die Masse der Elementarteilchen durch die Kopplung an ein alles durchdringendes Higgsfeld mit dem Vakuumerwartungswert v. Die Masse ist dann das Produkt von v und der Yukawa- Kopplungsstärke. Die Yukawa-Kopplungswerte der 15 Massen sind nicht bekannt, so dass die Massen, insbesondere die Masse des Higgs-Bosons, nachwievor nicht berechnet werden können. Das Problem der Massenwerte ist nur verschoben Mit der Symmetrie SU(4) werden auf der Fermi-Skala die Massen des Higgs-Bosons, des top-Quarks und des Z-Bosons mit m_H=v e^-2/3 und m_t = v e^-1/3 und m_Z = v e^-1 mit der Eulerschen Zahl e berechnet. Ohne Kenntnis einer zu Grunde liegenden Symmetrie war der Aufwand beim Herantasten durch Stoßprozesse an die Massen des top-Quarks und des Higgsbosons beträchtlich.

IZ:
Im obigen Diagramm definiert die SU(4) 4²-1=15 massive Elementarteilchen auf 4 Geraden. Durch Rotation und Translation der Geraden und mit den Quantenzahlen 0 bis 5 werden die Massen der Bosonen, der geladenen Leptonen und der beiden Quarks ineinander überführt. Die Rotationswinkel sind nicht beliebig und werden von der Eulerschen Zahl e abgeleitet. Die SU(4) mit ihrer logarithmische Darstellung lässt auch zu, dass die Massen des Standardmodells an das Higgsboson ankoppeln, und das Higgsboson den anderen Teilchen ihre Massen verleiht. Wie können die Massen als Gravitationsladungen interpretiert werden? Was ist eigentlich das Higgsfeld?

Autor:
Diese Frage ist mit der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins, die Gravitation mit der Krümmung der Raumzeit gleichsetzt, nicht zu beantworten. Eine Antwort liefert Stephen Hawking mit der Theorie der Schwarzen Löcher. Das Schwarze Loch ist eine Singularität der ART und besteht aus reinster Gravitation. Für Roger Penrose, einer der Nobelpreisträger für Physik 2020, sind Schwarze Löcher die mathematische Konsequenz der ART. Für den Nachweis des Schwarzen Lochs in der Milchstraße durch die Analyse der Bewegung der umlaufenden Sterne erhalten Reinhard Genzel und die amerikanische Physikerin A. Ghez die anteiligen Nobelpreise für Physik 2020. Das Schwarze Loch ist umgeben von einem Ereignishorizont, den Hawking mit der Entropie des Schwarzen Lochs gleichsetzte. Am Ereignishorizont steht die Zeit still. Die gekrümmte Fläche des Ereignishorizonts besteht aus Quadraten der Plancklänge². Das Entropiequant k wird auch Wärmeladung genannt. Der Ereignishorizont besteht demnach aus Wärmeladungen. Wenn Schwarze Löcher in einem gewaltigen Feuerball verschmelzen und dabei Gravitationswellen aussenden, dann wird der Ursprung der Gravitation in den Wärmeladungen bestätigt. Die Wärmeladungen S/k sind auf die Bolzmannkonstante k reduzierte dimensionslose Quanten, die von der Masse des Schwarzen Lochs bis hinunter zu den Massen der Elementarteilchen skaliert werden.

IZ:
Wenn wir zu den Symmetrien der starken , der schwachen und der elektromagnetischen Kraft die der Gravitationskraft mit SU(4) x SU(3) x SU(2) x U(1) hinzuzählen, können wir dann mit der SU(4) auch die Dunkle Materie als derzeit größtes Rätsel der Gravitation erklären?

Autor:
Als die Geschwindigkeit der am Rande unserer Milchstraße umlaufenden heißen Wasserstoffwolken mit der Radiowellen-Spektroskopie gemessen wurden, stellte sich heraus, dass die Geschwindigkeiten so hoch sind, dass die Wasserstoffwolken mitsamt den Sternen nach dem Gravitationsgesetz von Newton die Bahn verlassen und ins Weltall hinausgetragen werden sollten. Die notwendige zusätzliche 4-6-fache Gravitation, die das verhindert, wird der Dunklen Materie zugeschrieben. Die postulierten supersymmetrischen Teilchen konnten am LHC bisher nicht nachgewiesen werden. Stattdessen wurden 2018 neue Teilchen mit zwei schweren c- Quarks nachgewiesen. Protonen bestehen aus dem Triplett von 2 u- Quarks und einem d-Quark mit den Quantenzahlen 2 und 3 nach dem obigen Diagramm. Ein schweres Proton mit den Quantenzahlen 1 und 2 der 2. Familie hat die 4- fache Masse und unterscheidet sich vom Proton nur durch die Gravitation.

IZ:
Die Dunkle Materie wird damit durch schweren Wasserstoff, der aus den Elementarteilchen der 2. Familie des Standardmodells besteht, erklärt. Lässt die SU(4) auch supersymmetrische Teilchen zu, nach denen am LHC bisher ergebnislos geforscht wird?

Autor:
Auf der Bosonen-Geraden wird mit m=v e^-n/3 und der Quantenzahl n=1 eine Masse von 176 GeV berechnet. Auf der Quark-Geraden wird die gleiche Masse des top-Quarks mit 176 GeV nach der Formel m=v e^- (e²/6 n +1/3 ) mit der Quantenzahl n=0 berechnet. Was spricht dagegen, das Teilchen auf der Bosonen-Geraden als das supersymmetrische Partnerteilchen des top-Quarks, das stop-Quark, zu sehen?

IZ:
Die derzeitige Kollisionsenergie des LHC von 13 TeV reicht demnach aus, das stop-Quark im Umfeld des top-Quarks und des anti-top-quarks im Rahmen des Unschärfeprinzips nach zu weisen. Es gibt noch eine weitere Herausforderung für das Proton.

Autor:
Nach der Vereinigung der elektromagnetischen Kraft mit der schwachen Kraft zur elektroschwachen Kraft, die mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, war der nächste Schritt, die elektroschwache Kraft mit der starken Kernkraft zu vereinigen. Grundlage war die Symmetrie SU(5), die aber den Zerfall des Protons voraussetzt. Große Anstrengungen wurden in Europa und Japan unternommen, in unterirdischen Bergwerksstollen in Tanks mit hochreinem Wasser den Protonzerfall in Leptonen und Mesonen mit Lichtblitzen und Fotomultipliern nachzuweisen. Selbst bei einer durch die große Wassermenge statistischen Annahme von 10³⁰ Jahren wurde kein einziger Protonenzerfall gemessen. Hinzu kommt noch, dass die SU(5) 24 Eichbosonen mit der Masse eines Bakteriums erfordert. Eine so große Masse kann durch dem LHC nachfolgende Beschleuniger experimentell nicht erzeugt und nachgewiesen werden. Die Enttäuschung in Europa und in Japan war groß, die Versuche wurden abgebrochen und trugen ebenfalls zur gegenwärtigen Stagnation bei. Die SU(5) wurde aufgegeben.

IZ:
Offenbar hat das Proton neben den bis jetzt nachgewiesenen Ladungen noch eine weitere Ladung.

Autor:
Diese Ladung ist die Chiralität. Der Symmetriebruch bei der Händigkeit von Elementarteilchen wurde 1956 erstmals entdeckt und nachgewiesen und war damals eine Sensation. Die Chiralität wird beim asymmetrischen Kohlenstoffatom ebenfalls beobachtet. Die einfachsten Verbindungen mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom sind die Aminosäuren. Sie sind die Bausteine der Proteine. Von den 300 Aminosäuren hat die Evolution 20 proteinogene Aminosäuren ausgewählt, deren asymmetrische Kohlenstoffatome die Ebene des linear polarisierten Lichts nach links drehen. Die Aminosäure ist ein Zwitterion mit einer NH₂- Gruppe mit der Basenstärke K₁NH₂ und mit einer COOH-Gruppe mit der Säurestärke K₁COOH. Jede Aminosäure hat einen isoelektrischen Punkt IEP, bei dem die positiven und negativen Ladungsstärken gleich sind. Die Aminosäure ist dann elektrisch neutral, wird unlöslich und fällt aus. Wenn die 20 proteinogenen Aminosäuren eines angenommenen Standardproteins nach fallenden IEPs geordnet werden, erhalten wir eine Kurve mit 4 Geraden mit 4 unterschiedlichen Rotationswinkeln und Translationen. Die RNA und die DNA haben eine rechtsdrehende Händigkeit. Sie bestehen aus Nukleotiden mit 4 unterschiedlichen Nukleobasen, die durch ein Zucker-Phosphatmolekül verbunden sind. Jeder Aminosäure ist ein Gen zugeordnet, das aus einem Triplett aus 3 Nukleotiden besteht. Die RNA besteht aus den 4 Nukleobasen A,G,C,U und die DNA aus den 4 Nukleobasen A,G,C,T. Durch Kombination der 4 Nukleobasen gibt es 4³ = 64 mögliche Gene für die Proteine. Im neutralen Bereich haben wir ein Ladungsgleichgewicht von linksdrehender und rechtsdrehender Chiralität, die durch Aminosäuren und Nukleotide erzeugt wird. Das erinnert an dem Ladungsgleichgewicht beim Wasserstoffatom mit dem elektrisch positiv geladenen Proton und seinem Triplett aus 3 Quarks und dem elektrisch negativ geladenen Elektron.

IZ:
Die Chiralität ist in der Biotechnik und der Gentechnik schon lange bekannt. Gibt es eine physikalische Grundlage für die Ladung und für die Ladungstrennung?

Autor:
Eine physikalische Grundlage kann die SU(5) mit ihren 5²-1=24 Ladungsträgern sein_. Ladungsträger sind die asymmetrischen Kohlenstoffatome der 20 Aminosäuren und der 4 Nukleotide. Die IEPs der 20 proteinogenen Aminosäuren sind in der obigen farbigen Abbildung in 4 pH- Bereiche ( basisch, neutral hydrophob, neutral hydrophil und sauer) aufgeteilt. Allein die Tatsache, dass 20 linksdrehende proteinogene Aminosäuren und 4 rechtsdrehende Nukleotide der RNA die 24 für die SU(5) erforderlichen Ladungsträger ergeben, zeigt, dass die Zahlen kein Zufall sind. Die Ladungsträger haben zudem Massen, die für die SU(5) interessant sind.

IZ:
Wie ist die Ladungstrennung der 5. Kraft entstanden?

Autor:
Keine Ladungstrennung gibt es bei der einfachsten proteinogenen Aminosäure Glycin G mit ihren 2 Wasserstoffatomen. Glycin ist als einzige Aminosäure optisch nicht aktiv . Sie hat den IEP=6 und ist neutral, und sie wurde im Sonnensystem nachgewiesen. Die Ladungstrennung in linksdrehende und rechtsdrehende Chiralität entsteht erst durch 4 unterschiedliche Liganden beim asymmetrischen Kohlenstoffatom. Wird das eine H-Atom des Glycins durch 19 Alkylreste R ersetzt, kommen wir zu 19 unterschiedlichen linksdrehenden Ladungen in den 4 pH-Bereichen. Bei der einfachsten optisch aktiven Aminosäure Alanin (A) ist das H-Atom des Glycins durch die CH₃-Gruppe ersetzt. Die Alkylreste R_2-20 sind im obigen Bild ersichtlich.

IZ:
Die IEPs der Aminosäuren werden in den Labors in Gelen mit einem pH-Gradient ermittelt. Können die IEPs auch berechnet werden?

Autor:
Wie bei der SU(4) spielt auch bei der SU(5) die Eulersche Zahl e und die Zahl π eine große Rolle. Beginnen wir beim Standardprotein von rechts nach links mit e+0.13. Die pH-Werte der 20 IEPs sind Quanten. Die Rotationswinkel der 4 Geraden sind [ 20.5°, 3.8°, 5.7° , 54.7° ] und werden von der Eulerschen Konstante e abgeleitet [ e³, e^4/3, e^7/4, e⁴ ]. Die Summe der Translationen ist gleich π = 0.13 + 1.83 + 0.01 +1.17. Die 5. Gerade mit den rechtsdrehenden Nukleotiden der RNA verbindet die pH – Werte 6.3 und 5.05. Im neutralen pH-Bereich unterscheiden sich die Aminosäuren und die Nukleotide durch die Chiralität.

IZ:
Die SU(5) wurde in der Hochenergiephysik aufgegeben, weil der Zerfall des Protons im reinen Wasser durch Experimente nicht nachgewiesen werden konnte. Durch Corona hat die SU(5) eine 2. Chance bekommen. Durch eine 5. Naturkraft bekommen wir ein besseres Verständnis der Wechselwirkung zwischen Protein und RNA. Proteine bestehen, wie das Beispiel Insulin zeigt, aus Aminosäure-Ketten, die sich in die 3. und 4.Dimension falten. Die Entwicklung des Impfstoffs gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 und die Massenproduktion basieren auf neuester Gen-Technik. Welche Rolle spielt dabei der pH-Wert bei der 5. Kraft?

Autor:
Der pH steht in der Elektrochemie für die logarithmische Protonenaktivität. Im sauren Bereich wird die Carbonylgruppe entlang der 20 IEPs schrittweise deprotoniert und im basischen Bereich wird die Amingruppe NH₂ entlang der IEPs schrittweise protoniert. Das Proton hat in wässrigen Elektrolyten mit der elektrochemischen Ladung einen weiteren Freiheitsgrad, den es im reinen Wasser in den Tanks der Bergwerksstollen nicht hat. Da der Nachweis der SU(5) mit der Beschleunigertechnologie außer jeglicher technischer und wirtschaftlicher Reichweite steht, bietet die Elektrochemie ein weiteres Experimentierfeld für die Eigenschaften des Protons. Wir werden an die alten griechischen Philosophen erinnert, die dem Atom außer der Unteilbarkeit auch die Eigenschaften süß und sauer zuschrieben.

IZ:
Es steht noch die Frage aus, in wie vielen Dimensionen wir leben.

Autor:
Das ist eine interessante Frage, weil die Superstringtheorie als meist gehandelter Anwärter auf die Weltformel 10 Dimensionen fordert. Erst dann kann sie mathematisch frei von Anomalien und ohne Unendlichkeiten formuliert werden. Unterhalb der Plancklänge 10^-33 m sollen nach dieser Theorie 6 Raumdimensionen kompaktifiziert sein. Das ist jenseits unserer Vorstellungskraft. Dimensionen sind Freiheitsgrade. Wir umgehen das Problem mit den kompaktifizierten Raumdimensionen, wenn wir Ladungen als Freiheitsgrade definieren. Die elektromagnetische Kraft, die beiden Kernkräfte und die Gravitation haben zusammen 1+2+3+4 = 10 unterschiedliche Ladungen. Mit der Chiralität der asymmetrischen Kohlenstoffatome in den Aminosäuren und den Nukleotide kommen noch 24 Ladungen hinzu. Mit der logarithmischen Protonenaktivität und ihren pH-Wert kommen noch weitere Freiheitsgrad dazu.

IZ:

IZ:
Was folgt daraus für die Weltformel?

Autor:
Das Konzept der Weltformel ist die Vereinigung der vorhandenen 5 Naturkräfte in einer Formel. Sie vereint die Symmetrien SU(5) x SU(4) x SU(3) x SU(2) x U(1) mit ihren 5 unterschiedlichen Ladungen. Wir kommen zur Quantengravitation, wenn wir uns mit der Singularität der Allgemeinen Relativitätstheorie beschäftigen und das ist top aktuell. Roger Penrose bekommt den anteiligen Nobelpreis 2020 für Physik „für die Entdeckung, dass die Bildung eines Schwarzen Lochs eine robuste mathematische Vorhersage der Allgemeinen Relativitätstheorie ist.“ Der deutsche Astrophysiker Reinhard Genzel und die amerikanische Physikerin A. Ghez wiesen anhand der Bewegungskurven der Sterne im Zentrum unserer Galaxie mit moderner Radioastronomie nach, dass ein Schwarzes Loch zweifelsfrei existieren muss. Hierfür erhalten sie die beiden anderen Anteile des Nobelpreises 2020. Der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs besteht nach Stephen Hawking aus Entropiequanten. Am Ereignishorizont steht die Zeit still. Nachdem das Massenspektrum der Elementarteilchen ebenfalls von Entropiequanten und von der Eulerschen Zahl e abgeleitet werden kann, kann die Thermodynamik mit der Entropie durchaus die ART und die Quantentheorie verbinden.

IZ:
Es steht noch die Frage aus, in wie vielen Dimensionen wir leben.

Autor:
Das ist eine interessante Frage, weil die Superstringtheorie als meist gehandelter Anwärter auf die Weltformel 10 Dimensionen fordert. Erst dann kann sie mathematisch frei von Anomalien und ohne Unendlichkeiten formuliert werden. Unterhalb der Plancklänge 10^-33 m sollen nach dieser Theorie 6 Raumdimensionen kompaktifiziert sein. Das ist jenseits unserer Vorstellungskraft. Dimensionen sind Freiheitsgrade. Wir umgehen das Problem mit den kompaktifizierten Raumdimensionen, wenn wir Ladungen als Freiheitsgrade definieren. Die elektromagnetische Kraft, die beiden Kernkräfte und die Gravitation haben zusammen 1+2+3+4 = 10 unterschiedliche Ladungen. Mit der Chiralität der Aminosäuren und der Nukleotide kommen noch 5 Ladungen hinzu. Das Proton ist an allen Wechselwirkungen beteiligt. Mit der logarithmischen Protonenaktivität und ihren pH-Wert kommt ein weiterer Freiheitsgrad dazu.

IZ:
Was hat der pH-Wert mit dem Coronavirus und dem Impfstoff zu tun?

Autor:
Das Coronavirus muss in der Wirtszelle gegen einen pH-Gradienten von 5.5 – 4.5 ankämpfen. Das entspricht dem Säureschutzmantel der menschlichen Haut. Im sauren Bereich trocknet die Proteinhülle des Coronavirus aus und stirbt ab. Durch die Tröpfcheninfektion beim Ausatmen kann das Virus durch die Nasenschleimhaut in den Körper gelangen und die Rachenschleimhaut infizieren. Gerade weil die Mund-Nasen-Abdeckung derzeit heftig diskutiert wird, weil sie den Einzelhandel und das soziale Zusammenleben beeinträchtigt, sind die Maskenpflicht und der Abstand ein einfaches Mittel, um gegen das Virus anzukämpfen.

IZ:
Auf der ganzen Welt wird fieberhaft der Impfstoff entwickelt, der das Virus besiegt. Die neueste Gentechnik ist die Drucktechnik, für die sich sogar der Technologie-Fan Elon Musk interessiert. Russland hat die Zulassung für den ersten Impfstoff mit dem Namen Sputnik 5 erteilt, der Ärzten und Lehrern als Freiwillige verabreicht wird. Europaweit wurden 7.4 Milliarden Euro für die Massenproduktion eingeworben. Die Zeit drängt, denn der bisherige wirtschaftliche Schaden mit Kurzarbeit, Entlassungen und kommenden Insolvenzen durch den Lockdown ist enorm.

Autor:
BioNTech in Mainz und CureVac in Tübingen sind bei diesem weltweiten Wettrennen dabei. BioNTech wird mit der amerikanischen Firma Pfizer Anfang 2021 nach erfolgter Zulassung mit der Auslieferung von 100 000 Impfdosen beginnen. Mit dem Europäischen Parlament wurde ein Vertrag abgeschlossen. Die mittelständische Firma CureVac in Tübingen wird im Kampf gegen dieses Virus von der Bundesregierung mit einer Beteiligung von 23% und mit 300 Millionen Euro finanziell unterstützt. Die Nukleotidsequenz des Coronavirus wurde von der Generalmajorin der chinesischen Militäruniversität im Januar 2020 analysiert und im Internet für die Forschung zur Verfügung gestellt. CureVac hat daraus die Nukleotidsequenz des Stachelproteins aus der m-RNA des Virus ermittelt. Mit dem neuen biotechnischen Verfahren druckt CureVac direkt den RNA-Abschnitt und injiziert ihn in die Wirtszelle. Die Virus-RNA regt die Wirtszelle an, Anti-Proteine zu bilden. Die in der Zelle gebildeten Antikörper verhindern dann die Vervielfältigung des Virus und das Eindringen des Virus durch die Membran anderer Wirtszellen. CureVac hat gesunden Freiwilligen 2µg des neu entwickelten Impfstoffs verabreicht. Antikörper haben sich im Körper der Freiwilligen ohne Nebenwirkungen gebildet. Als nächste Projektschritte werden 4 µg und 8 µg des Impfstoffs verabreicht. CureVac hat erstmals das neue RNA- und DNA-Druckverfahren bei diesem Impfstoff zur Anwendung gebracht. Das Verfahren lässt eine Massenproduktion von 100 Millionen Dosen ab 2021 zu. Der Impfstoff läuft im Eilverfahren durch die klinischen Tests. Der normale Weg zu einem neuen Impfstoff benötigt nach Meinung der Experten 10 Jahre. Solange können wir nicht warten, wenn wir den wirtschaftlichen Niedergang aufhalten wollen und die Insolvenzkurve der mittelständischen Wirtschaft nicht exponentiell ansteigen soll. Corona gibt den Anstoß, sich mit der biologischen Kraft als 5. Naturkraft wissenschaftlich auseinanderzusetzen und sie mit den 4 anderen Naturkräften in der Weltformel zu vereinen.

IZ:
Die 5 Naturkräfte sind mit ihren Symmetrien SU(5) x SU(4) x SU(3) x SU(2) x U(1) in einer Formel vereint. Welchen Unterschied gibt es zur Superstringtheorie ?

Autor:
Die beiden Favoriten können mit der Planckmasse, das Massenspektrum der Elementarteilchen nicht berechnen. Die am LHC und an den vorherigen Beschleunigern gemessenen Massen können hingegen auf der Fermi-Skala vom Vakuumerwartungswert 246 GeV, von der Eulerschen Zahl e und von Quantenzahlen abgeleitet werden. Die Zahl e ist dimensionslos, irrational und transzendent. Mit der Exponentialfunktion können die Massen der Elementarteilchen des Standardmodells bis zur Masse des Schwarzen Lochs und seinem Ereignishorizont hochskaliert werden. Die Familienzahlen sind Quantenzahlen. Die Superstringtheorie ist von der Erklärung des Massenspektrums weit entfernt. Bei der Dunklen Materie als das derzeit größte Rätsel der Physik setzt die Superstringtheorie auf supersymmetrische Teilchen jenseits des Standardmodells. Auch zur Entwicklung des weltweit entwickelten Corona-Impfstoffs leisten die Superstringtheorie und die Schleifenquantentheorie keinen Beitrag. Hingegen erklärt die 5. Naturkraft mit der Chiralität die Wechselwirkung zwischen Protein, Antiprotein und der Virus-mRNA. Dabei spielt die Protonenaktivität als neuer Freiheitsgrad eine Schlüsselrolle. Bei einem textilen Mund-Nasenschutz mit dem pH 4.5 – 5.5 überlebt das Corona-Virus nicht.
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