Willkommen in der Planckwelt

Das Interview in Wien

IZ:
Willkommen zu unserem zweiten Interview in Wien. Wien war auch die Wirkungsstätte von
Ludwig Boltzmann , der uns mit seiner berühmten Formel S= k ln W   die Entropie auf mikroskopischer Grundlage erklärte, und der großen Einfluss auf die großen Physiker des 20. Jahrhunderts wie Planck
und Einstein ausübte. Das Higgs-Boson ist entdeckt und die Medien preisen das als die größte Entdeckung des 21. Jahrhunderts. Doch wie soll es jetzt weitergehen ? Das Higgs soll das Tor zu einer neuen Welt aufstoßen. Wir wollen diese Welt die Boltzmannwelt nennen, und sie soll neben der Planckwelt existieren .
Was verstehen Sie eigentlich unter der Planckwelt ?

Autor:
Die Planckwelt ist für mich nicht die Welt am Anfang der Zeit , bei der Plancklänge 10^-35 m, der Planckzeit 10^-43 m und der Plancktemperatur 10^32 ^K ,   sondern sie ist die physikalische Welt, die auf dem Prinzip der minimalen Wirkung und auf dem Planckschen Wirkungsquantum h beruht.   Und das ist praktisch die
gesamte Physik. Das ist aus meiner Sicht das Dilemma der aktuellen Physik. Selbst die Gravitation
soll mit dem Prinzip der minimalen Wirkung erklärt werden. So soll es angeblich das Graviton geben mit
dem Spin von 2h. Bis jetzt hat man keinerlei Anzeichen für dieses Gravitation gefunden.   Weil die Superstringtheorie ein Teilchen mit 2h beinhaltet, hält man diese Theorie für die zukünftige Weltformel,
weil sie als einzige Theorie in der Lage wäre, die 4 Naturkräfte zu vereinigen.

IZ:
Gibt es für Sie Hinweise, dass es neben der Planckwelt noch eine andere Welt geben muss,
gewissermaßen eine Antiwelt ?    Gibt es Phänomene , die nicht durch die Wirkung erklärt werden
können ?

Autor:
Seit der Entdeckung der Unbestimmtheitsrelation E t > h / 2π durch Heisenberg wissen wir, dass das
Vakuum nicht leer ist. Im Vakuum brodelt es von virtuellen Quantenfluktuationen, die durch die
Unschärferelation erzeugt werden. Rechnet man konsequent durch, dann erhält man eine Vakuumenergie-
von 10^120 . Das ist ein unvorstellbar hoher Wert, der nicht der Realität entspricht. Die Raumzeit, in der
wir leben, müsste sich so stark krümmen, dass wir die Gegenstände vor uns nicht erkennen könnte. Stattdessen ist die Welt flach.    Es muss also eine weitere Unschärferelation geben, die ebenfalls
Quantenfluktuationen erzeugt und mit ihren Energiebeiträgen die Quantenfluktuationen, die durch das Wirkungsquantum erzeugt werden, aufhebt.

IZ:
Eine Unschärferelation wird von einer Naturkonstante abgeleitet. Naturkonstanten bilden einen Rahmen
und ein festes Fundament in der Physik und es gibt eine Hierarchie unter den Naturkonstanten.   Sie behaupten ja, dass die Boltzmannkonstante k auf der gleichen Hierarchieebene ist und eine vergleichbare Bedeutung hat wie das Plancksche Wirkungsquantum.

Autor:
Die Boltzmannkonstante k hat eine Unschärfe zur Folge . Die daraus folgenden Quantenfluktuationen sollen die negativen Energiebeiträge liefern, die die hohe Vakuumenergie von 10^120 kompensiert, damit
unsere Welt flach erscheint.    Wir müssen einen Bogen spannen vom Entropiequantum k , über die Information, über die Masse bis zum skalaren Higgsboson.    Wir leben in einem Meer von Information,
unser Leben wird durch Information bestimmt, aber dennoch hat der Begriff Information bis jetzt keinen Eingang gefunden in das Standardmodell,   das den Aufbau der Materie beschreibt.

IZ:
Information gibt es heutzutage in Überfluss .   Wir wissen den Wert von Information nicht mehr zu schätzen. Sie wird verschleudert und verschenkt. Denken wir nur an die Publikationen und Forschungsergebnisse
im Internet. Woran liegt es, dass die Information in der Physik ein Schattendasein führt ?

Autor:
Die Information hat einen thermodynamischen Ursprung. Die Ergebnisse des Standardmodells beruhen auf den Experimenten in den Teilchenbeschleunigern, bei denen Elektronen oder Protonen aufeinander
geschossen werden. Impulse und Energien entstehender Teilchen werden durch Detektoren ermittelt
und im Rahmen des Impulserhaltungssatzes und des Energieerhaltungssatzes ausgewertet.   Fehlende Energiebeiträge und fehlende Impulse schreibt man dann den Ruhemassen der entstehenden Elementarteilchen zu.   Ruhemassen haben aber gar keinen Impuls.   Die Thermodynamik ist dabei
überhaupt kein Thema, obwohl im Wechselwirkungsbereich Temperaturen entstehen, die mit einem kleinen
Urknall vergleichbar sind.

IZ:
Das mag damit zusammenhängen, dass man sich über den Ursprung der Masse immer noch nicht im
Klaren ist. Ruhemasse ist ja nach Einstein eine konzentrierte Form von Energie. Die Boltzmannwelt
ist die Welt der Information. Welche Unschärferelation finden wir nun in der Boltzmannwelt ?

Autor:
Um 1 bit Information zu erhalten , wird eine Entropie von S=ln2 k benötigt .     Wir können auch sagen,
dass bei einer Temperatur T   eine Energie   von E=ln2 kT   erforderlich ist. Steht diese Energie nicht
zur Verfügung kann auch keine Information gewonnen werden.   Wir können daher eine Unschärfe
formulieren mit    ΔE / ΔT > ln2 k .     Information wird gewonnen , wenn wir zwischen Zuständen
unterscheiden können.    So wie wir beim Wirkungsquantum von der Unbestimmtheitsrelation sprechen,
so können wir beim Entropiequantum k von der Ununterscheidbarkeitsrelation sprechen.
Denken wir nur daran, welcher Aufwand getrieben wurde, um das Higgs-Boson vom Untergrund und
von anderen Teilchen unterscheidbar zu machen.

IZ:
Das ist ein interessanter Aspekt.   Wir benötigen also eine Mindestmenge Energie, wenn wir zwischen
Zuständen unterscheiden. Wenn wir diese Erkenntnis auf das Massenspektrum der Elementarteilchen
anwenden, dann sollten doch die Massenwerte direkt aus der Ununterscheidbarkeitsrelation abgeleitet
werden können. So wie der Bahndrehimpuls des Elektrons beim Wasserstoffatom aus der
Unbestimmtheitsrelation mit dem Wirkungsquantum h abgeleitet werden kann.

Autor:
Das ist in der Tat der Fall, wie an anderer Stelle gezeigt wurde. Wir haben ein Quantenprinzip der
Elementarteilchenmassen. Überraschend ist, dass die Quantenabstände auf der Zahlengeraden
des natürlichen Logarithmus zu finden sind.
Schauen wir uns z.B. die Higgsformel an :            246 e^-n/3 [GeV]    für n= 0,1,2,3 .
Sie weist dem Higgs-Boson für n=2   den Wert 126.3 GeV zu, der auch am Atlas-Detektor gemessen wurde.
Auch bei den Leptonen und den Quarks ist das Quantenprinzip zu erkennen.
So ist der Quantenabstand zwischen dem Elektron und dem Tau-Lepton 3e .   Bei den Quarks haben
wir einen Quantenabstand von e²/6.
Die Massen der Elementarteilchen sind die kleinsten Informations-Träger.

IZ:
In der Boltzmannwelt spielt die natürliche Zahl e,   auch Eulersche Zahl genannt, eine herausragende
Rolle, so wie in der Planckwelt die Zahl π eine herausragende Rolle spielt . e und π sind tranzendente Zahlen und sie sind in der Zahlenwelt die beiden wichtigsten transzendenten Zahlen.
Richard Feynman wurde einmal gefragt, was er im Angesicht einer großen Katastrophe an die Nachwelt weiterreichen würde, er antwortete : Das Prinzip der Quanten.
Welche Formel würde aus Ihrer Sicht die physikalische Erkenntnis zusammenfassen ?

Autor:
Ich würde auf mein T-Shirt schreiben     e^i π= -1   .    Und ich würde diese Formel verbinden mit den
beiden Unschärfen       A / h / 2π   = S / e k .
Es ist schon erstaunlich, dass diese beiden transzendenten Zahlen π und e die Quantenabstände des Wasserstoffspektrums und des Massenspektrums der Elementarteilchen bestimmen.   Transzendente Zahlen sind Dezimalzahlen mit unendlich vielen Dezimalstellen ohne periodische Wiederholungen. Sie sind Zahlen am Rande des Chaos und werden dahingehend nur noch vom Goldenen Schnitt übertroffen. Das Chaos ist das Maß aller Dinge. Es ist erstaunlich, dass das mysteriöse Massenspektrum der Quarks und Leptonen von dieser transzendenten Zahl abgeleitet werden kann, die sich so einfach als Kettenbruch berechnen lässt.

IZ:
Das Higgs-Boson ist entdeckt. Im August 2012 wurde durch die Analyse der Zerfallsdaten bestätigt,
dass es sich bei dem neuen Teilchen auch wirklich um das Higgs-Boson handelt , das das Standardmodell
fordert. Wie soll es beim LHC weitergehen ? Werden neue Teilchen entdeckt werden ?

Autor:
Alles Hoffen ist darauf gerichtet, erste supersymmetrische Teilchen zu finden.    Ist die Supersymmetrie in
der Natur verwirklicht ? Die Supersymmetrie wird aber auch nicht in der Lage sein, das Massenspektrum
der Quarks und Leptonen zu erklären.    Aus meiner Sicht kann das nur die Skalensymmetrie.
Die Skalensymmetrie ist eine Symmetrie der Boltzmannwelt.   Warum die Skalensymmetrie in der
herrschenden Lehre kein Thema ist, kann ich mir nicht erklären. Die Skalensymmetrie beendet die
Beliebigkeit der Massen im Standardmodell und trägt dazu bei, die freien Parameter im Standardmodell
zu verringern.   Erst wenn alle freien Parameter von Naturkonstanten abgeleitet werden können, kann beim
Standardmodell von einer endgültigen Theorie gesprochen werden. Die Naturkonstante der
Boltzmannwelt, die Eulersche Zahl e,   kann dabei eine wichtige Rolle spielen.

IZ:
Welche Teilchen könnten aus Ihrer Sicht am LHC gefunden werden, die mit dem Standardmodell
verträglich sind ?

Autor:
Ich könnte mir vorstellen, die Quarks und Leptonen der 4. Familie zu finden, unter der Voraussetzung,
dass es ein schweres 4. Neutrino mit einer Masse von 45 GeV gibt.
Ich könnte mir auch vorstellen,   ein Gammastrahlen- Spektrum im skalaren Sektor zu finden. Für die
Entdeckung des Higgs-Bosons bei 125 GeV und 126 GeV waren 2 Zerfallskanäle ausschlaggebend.
Es war der Zerfall in Z-Bosonen und ihr Nachweis durch die Myon-Detektoren und der Zerfall in elektromagnetische Strahlung durch den Nachweis von 2 Gammaquanten von je 63 GeV .
So wie das top-Quark weiter zerfällt bis zum u-Quark und dem d-Quark und das Z-Boson bis zum Elektron
und den Neutrinos, so könnte auch das Higgs-Boson in einer in einem Gammastrahlenspektrum zerfallen.

IZ:
Sie denken dabei vermutlich an Ihre Higgsformel     v → t → h → Z   .        Trauen Sie sich zu, die
Quantenabstände dieses Gammastrahlen-Spektrums vorauszusagen ?

Autor:
Der Quantenabstand bei den Quarks ist e² / 6, das ist ca ½ e . Bei den geladenen Leptonen haben wir
einen Quantenabstand von e und bei den Neutrinos e² , unter der Annahme, dass es ein 4. Neutrino
gibt.   Ein 4. Neutrino erfordern die Neutrinooszillationen , die experimentell nachgewiesen wurden.
Im Higgs-Sektor wäre dann der Quantenabstand 2/3 e anzunehmen . Für das γ-Strahlen-Spektrum würden sich dann folgende Werte ergeben :
1/2 v e^ (-2/3 e n -2/3)   für n= 0,1,2,3       [ 63 , 10.3 ,    1.7 , 0.27 ] GeV
Diese γ-Strahlenblitze heben sich vom Untergrund ab und wären leicht zu finden, so es sie gibt.

IZ:
Es wäre natürlich eindrucksvoll, wenn diese γ-Strahlenblitze an den Detektoren entdeckt werden könnten.
Wenn ich Ihre Higgsformel    v → t → h → Z   nochmals in Hinblick auf die Wechselwirkungen und die Zerfallsreihen anschaue, dann fällt mir ein interessanter Aspekt auf.    Das Higgs-Boson hat
2 Zerfallskanäle, einmal in die elektromagnetische Wechselwirkung und mit dem Z-Boson in die
schwache Wechselwirkung.   Es sollte also ein Teilchen der elektroschwachen Wechselwirkung sein.
Das Top-Quark zerfällt in das Higgsboson und in das B-Quark . Es vereinigt in sich also alle Wechselwirkungen, die Farbkraft, die elektromagnetische Kraft und die schwache Kraft. Es hat sogar Masse.
Das Top-Quark ist ein interessantes Teilchen, weil es wegen der kurzen Zerfallszeit von 10^-25 s nicht
hadronisieren kann und als freies Quark mit großer Genauigkeit nachgewiesen werden.
Wenn das Top-Quark schwerer ist als das Higgs-Boson, dann kann das Higgs-Boson nicht Ursprung
der Masse sein.   Der Ursprung der Masse muss im Vakuum liegen mit dem Vakuumerwartungswert
von 246 GeV. Das ist ein Hinweis auf den thermodynamischen Ursprung der Masse. Die
Quanteneigenschaften der Entropie führen zum Massenspektrum der Elementarteilchen , dem derzeit
größten Rätsel der Hochenergiephysik.
Damit ist verbunden der Zahlenwert für λ.    Wie ist Ihre Meinung zu λ ?

Autor:
Der Wert für λ bestimmt die Form des Higgspotentials und ist nach der Theorie unbestimmt.
Deshalb waren auch die gewaltigen Anstrengungen notwendig, um mit dem LHC und den
vorhergehenden Beschleunigern den experimentellen Wert zu finden.     Mit der Higgsformel lässt
sich dieser Wert berechnen und von der Naturkonstanten e ableiten. Die Masse des Higgs-Bosons ist h.
Nach dem Higgsmechanismus gilt :    h² = 2 λ v²        Nach der Higgsformel gilt     h = v e^-2/3
                                    Somit gilt für   λ = ½ e^-4/3
λ lässt sich in der Boltzmannwelt berechnen. Es ist für mich eine große Genugtuung, das mit
meinen bescheidenen Mitteln und Möglichkeiten tun zu können.
Letztendlich ist die Physik einfach und das ist die große Überraschung unserer Zeit.

IZ:
Da die zweite Konstante µ von λ und v   abgeleitet werden kann , ist die Form der Kurve des
Higgspotentials durch die Eulersche Zahl e eindeutig bestimmt.   Das ist doch ein großer Erfolg
für Sie. Sie sind mit Ihrer Theorie beim Standardmodell angekommen. Das Higgs-Boson ist entdeckt
und im August 2012 als das hypothetische Teilchen des Standardmodells nachgewiesen worden.
Mr. Higgs wird Ende des Jahres 2012 mit seinen 83 Jahren seinen verdienten Nobelpreis bekommen.
Doch wie geht es jetzt weiter ?   Eine gewisse Sprachlosigkeit in den Medien ist festzustellen.
Das Hoffen auf das Higgs hat sie jahrelang beschäftigt. Treffen wir uns doch wieder in Genf zu unserem
2. Interview in Genf.   Diskutieren wir über den Erkenntnisgewinn seit unserem 1. Interview in Genf und über
das BSM , jenseits des Standardmodells.