Willkommen in der Planckwelt

Interview in Göttingen

Higgs-Boson 126

IZ:
Willkommen in Göttingen, in der Stadt, in der in den 20-iger Jahren die Quantenmechanik entwickelt wurde und
in der Wissenschaftler heute dem Ursprung des Lebens auf de Spur sind . Denken wir nur an die Hyperzyklen
von Prof. Eigen. In Hamburg haben Sie das Higgs-Boson als kleinstes Schwarzes Loch bezeichnet, das
innerhalb kürzester Zeit in das Z-Boson weiter zerfällt. Für mich interessant war auch die Zerfallsreihe vom
Vakuumerwartungswert v , über das Top-Quark , das Higgs-Boson, das Z-Boson bis zu den μ – Teilchen.

v → t → H → Z 246 GeV * e^-(n/3) für n= 0,1,2,3 . Higgs-Formel

Das ist die Zerfallsreihe , von der man sich am ehesten den Nachweis des Higgs-Bosons verspricht.
In dieser Zerfallsreihe wird dem Higgs-Boson der Wert 126 GeV zugewiesen. Das ist gerade der experimentelle
Wert, der am Atlas- Detektor zur Zeit gemessen wird und der im Laufe des Jahres 2012 statistisch abgesichert
wird. Im März 2012 wurde der Wert des CMS-Detektors von 124 GeV in Richtung des Werts 126 GeV korrigiert.
Mich erinnert das an die Anfänge des Periodensystems der chemischen Elemente, als man
leere Stellen definierte und genau dort auch die entsprechenden chemischen Elemente später nachwies. Man
kann auch sagen, Sie haben in Hamburg mit der Zerfallsreihe erstmals einen Hinweis auf die Higgs-Formel gegeben.
Seit 50 Jahren wird danach gesucht.

Bevor wir uns hier in Göttingen über das Fehlen der Antimaterie unterhalten, sollten Sie den 6-dimensionalen
Ladungsraum nochmals erklären.     Sie denken dabei wohl an die 11-dimensionale Stringtheorie,
die in den Medien immer wieder als die künftige Weltformel gehandelt wird.

Autor:
Die Stringtheorie ist eine mathematische Theorie ohne Zusammenhang mit dem erfolgreichen
Standardmodell der Elementarteilchen.   Unterhalb der Ebene der Quarks, Leptonen und Bosonen soll es
eindimensionale Strings geben, die in 11 Raumdimensionen schwingen.   Da diese Strings nur so groß
wie die Plancklänge sind , werden die Strings mit keinem Experiment nachgewiesen werden können.
6 Raumdimensionen sollen dabei auf Plancklänge eingerollt sein.

IZ:
Sie haben nun die Idee, dass Sie diese 6 inneren Dimensionen nicht Raumdimensionen sind sondern
Ladungsdimensionen.   Der Dimensionsbegriff wird dabei weiter gefasst.   Dimension ist eine Variable, der
Zahlenwerte zugeordnet werden.   Denken wir an das Periodensystem der chemischen Elemente.   Alle über
100 chemischen Elemente und die zugehörigen Isotopen können auf einer 2-dimensionalen Fläche mit 2 Zahlen
definiert werden, u.a. mit der Ordnungszahl.   Mit dem Zahlenpaar kann man sich alle historischen
Begriffe sparen.    Sie behaupten nun ,   man könnte alle Teilchen des Standardmodells mit 6 Zahlen definieren.

Autor:
Das Standardmodell wird ja immer mit 12 Quarks verkürzt dargestellt . Dabei gibt es farbige Quarks,
Quarks mit Spin , Antiquarks . Jedes Quark hat eine unterscheidbare Identität. Durch die Kombination
der jeweiligen Eigenschaften kommt man auf über 200 Teilchen des Standardmodells. Strenggenommen
sind diese Eigenschaften Ladungen. Es gibt 6 verschiedenartige Ladungen, so wie es 6 verschiedene Kräfte gibt,
denn die Ladung ist Quelle und Senke der Kraft. Es gibt die magnetische , die schwache , die elektrische, die
starke, die schwere Kraft und die Baryon-Lepton Kraft.

IZ:
Und so kommen wir zu den 6 inneren Dimensionen . Mit den Ladungen haben wir eine Substruktur unter
der Ebene der Quarks, Leptonen und Bosonen.   Werden die Vorzeichen der schwachen, elektrischen und
starken Ladungen vertauscht, erhält man die Antimaterie.

Autor:
Die Vorstellung von der Antimaterie beruht auf der berühmten Formel von Einstein E= +- m c².   Viele Menschen
stellen sich vor, dass Materie und Antimaterie im Urknall auseinander fliegen , dass Materie und Antimaterie
zerstrahlen und ein Überschuss an Materie übrig geblieben ist .

Für mich stellt sich eher die Frage , wie ist aus dem heißen Nichts des Vakuums der Wasserstoff entstanden,
der ja das häufigste Element im Kosmos ist ?

IZ:
Wasserstoffatome spüren nur die Gravitation. Die magnetische , die elektrische, die schwache, die starke Kraft ,
und die Lepton / Baryon-Kraft sind exakt abgeschirmt, so dass nur die Gravitation nach außen wirkt.
Deshalb ziehen sich Wasserstoffwolken zusammen und verdichten sich zu Sternen. Anfang des 20. Jahrhunderts
wollten die Physiker den Aufbau des Wasserstoffatoms verstehen. Sie entwickelten hierzu die Quantentheorie .
Beim LHC werden Wasserstoffkerne mit großer Wucht aufeinander geschossen. Beim Zusammenprall
entsteht ein Mikrokosmos unterschiedlichster Teilchen . Sie bestehen aus Quarks, Leptonen und Bosonen.
Der Wasserstoff ist stabil. 6 Ladungserhaltungssätze halten ihn zusammen. Der kleinste Massenpunkt der Allgemeinen Relativitätstheorie hat nicht die Dimension 0, wie es die Einsteinsche Theorie verlangt, sondern er ist 6-dimensional. Insbesondere wird eine weitere 6. Lepton/Baryon-Kraft postuliert, die 3 Quarks so zusammen hält , dass sie die positive
Ladung des Protons erzeugt. Mesonen bestehen aus der Farbladung und der Anti-Farbladung.
Wie konnten in diesem Ladungsraum aus Quantenfluktuationen die unterschiedlichen Ladungen entstehen?
Wie bleiben sie getrennt und neutralisierten sie sich nicht ?   Ich hoffe, ich habe Ihren Gedankengang richtig wiedergegeben.

Autor:
Der Mechanismus der Ladungstrennung wurde in den letzten 60 Jahre entdeckt. Er beruht auf dem CPT-Theorem.
Bei den Zerfallsreaktionen im Beschleuniger entdeckten die Physiker Reaktionen, die die Ladungserhaltung, die Paritätserhaltung und die Kombination aus Ladungserhaltung und Paritätserhaltung verletzten.
Nach dem CPT-Theorem verletzen sie dann auch die Zeitsymmetrie. Die Entdeckung war ein heilsamer Schock
für die Physiker.   Das Problem ist nur, dass die Paritätsverletzung bei der schwachen Kraft , und die Verletzung
der CP-Symmetrie bei der starken Kraft zu schwach ist und nicht ausreicht, um das Fehlen der Antimaterie zu erklären.

IZ:
Raum und Zeit müssen also asymmetrisch sein, wenn wir die Entstehung des Wasserstoffs erklären wollen.
Es darf keine Spiegelwelt geben und ein vorwärtslaufender Film muss sich von dem rückwärtslaufenden Film unterscheiden.    Wir wissen ja von den Maxwell- Gleichungen , dass sie zeitsymmetrisch sind . Trotzdem laufen die elektromagnetischen Wellen immer von der wärmeren Quelle zur Senke und sie laufen nicht zur Quelle zurück.

Autor:
Jetzt haben Sie ja einen Widerspruch aufgezeigt, der den berühmten Physiker Feynman bis zu seinem Lebensende
verfolgt hat.   Er hat begriffen, dass das eine entscheidende Frage der Physik ist.
Chemiker sind mit der Zeitumkehr bei chemischen Reaktionen vertraut. Sie nennen eine chemische Reaktion
reversibel, wenn sie im thermischen Gleichgewicht ist , wenn sie vorwärts und rückwärts gleich abläuft.   Wenn sie
reversibel ist , entsteht keine Entropie.   Entropie entsteht , wenn die chemische Reaktion irreversibel ist.
Zerfallsreaktionen sind z.B. irreversibel.

IZ:
Wir benötigen im Standardmodells einen Term, der Irreversibilität erzeugt. Kann das Higgs-Potential diese
Aufgabe erfüllen ?    Immerhin wurden mit dem Higgs-Potential die Massen der W-Bosonen und des Z-Bosons
vorausgesagt und im Experiment am CERN auch gemessen. Dafür gab es den Nobelpreis .

Autor:
Der Higgs-Mechanismus sagt nicht genug aus , um die anderen Probleme zu lösen.
Er sagt nicht die Massen der Quarks und Leptonen voraus.   Er erklärt nicht die fehlende Irreversibilität, um
das Entstehen des Wasserstoffs zu erklären. Das Massenverhältnis Proton : Elektron = 1840 : 1
kann der Higgs-Mechanismus auch nicht erklären.   Dieses Massenverhältnis gehört zu den größten Rätseln der Physik.
Außerdem schaukelt sich in der gegenwärtigen Theorie die Higgsmasse durch virtuelle Quantenfluktuationen auf
bis zur Planckmasse. Das erinnert uns an die UV-Katastrophe , die am Anfang des 20. Jahrhunderts durch
Einführung des Quantenprinzips abgewendet wurde.   Der Higgsmechanismus kann nicht die kleine Masse des
Higgs-Bosons mit 126 GeV erklären.    Das Standardmodell ist nicht vollständig. Es muss etwas fehlen .

Das Standardmodell der Elementarteilchen beruht auf dem Prinzip der kleinsten Wirkung.

Hinzukommen muss eine quantisierbare Größe wie die Entropie, die nach neuen didaktischen Konzepten auch
als Wärmeladung definiert wird. Es gibt positive und negative Wärmeladungen. In offenen Systemen
nimmt die Entropie ab. Negentropie entsteht und damit Information. Dinge werden unterscheidbar.
Und Dinge werden unterscheidbar, wenn Ladungen getrennt werden.

IZ:
Wenn ich Sie richtig verstehe, dann ist die jetzige Theorie unvollständig,   weil sie sich auf Energie, Masse,
Raum und Zeit beschränkt. Hinzu kommen müßte Temperatur , die Information und Entropie. Im berühmtem
Boltzmannfaktor    e^- (hν / kT)   wäre nicht nur h sondern auch k quantisiert ?
Die Energiequanten sind bei höheren Temperaturen größer und verhindern das Aufschaukeln der virtuellen
Quantenfluktuationen . Die Higgsmasse wird bei 126 GeV stabilisiert.

Autor:
Sie haben das auf den Punkt gebracht.
Wir müssen die 4-dimensionale Raumzeit zu einer 5-dimensionalen Raumzeit weiterentwickeln. Dann erhalten
wir mehr Irreversibilität und die Teilchen bekommen auch die Masse , die im Experiment gemessen wird.
Ich vergleiche das immer mit einem Zirkuszelt, das gerade aufgebaut wird.   In der Mitte steht senkrecht der
Mast . Er ragt nach oben in die 5. Dimension .   Unten liegt auf dem Boden die Zeltplane. Wie projizieren
die 4-dimensionale Raumzeit auf die Bodenfläche.   Dort liegt sie wie beliebig gefaltet. Teile der Zeltplane
überlappen sich. Für einen Außenstehenden in einiger Entfernung sind die Falten kaum erkennbar.
Er sieht nur die Fläche. Dann wird die Zeltplane hochgezogen und sie entfaltet sich in die 5. Dimension.
Jetzt wird eine regelmäßige Struktur sichtbar, die vorher nicht zu erkennen war.   Die Zufälligkeit der
Faltenlagen mit ihren Freiheitsgraden wird umgewandelt in eine feste Ordnung.
Wenn wir dieses Bild auf das Standardmodell übertragen, dann reduzieren wir die Freiheitsgrade, wenn wir
das Standardmodell in die 5. Dimension, die kosmische Temperatur, entfalten.   Wir müssen
das Standardmodell der Elementarteilchen mit dem kosmologischen Standardmodell des abkühlenden
Universums verschmelzen.

IZ:
Sie glauben also , dass Sie dann mit der entstehenden Irreversibilität das Entstehen des Wasserstoffs erklären
können.

Autor:
Das kosmologische Standardmodell entfaltet sich entlang der der kosmischen Temperatur. Am Anfang ist
der Urknall mit der Plancktemperatur von 10^-32°K .
Dann entsteht die Quark-Gluonensuppe , dann die Quarks und Leptonen , bis nach 3 min der Wasserstoff
entsteht. Es geht weiter zu den Sternen, Galaxien und schließlich bis zum Leben auf der Erde. Jeder
Temperaturpunkt hat seine eigene Raumzeit.
Das kosmologische Standardmodell hat einen Knackpunkt. Es erklärt auch nicht den Ursprung der Masse.
Das ist ja gerade das aktuelle Problem. Angeblich soll der Kosmos durch das Higgs-Feld ausgefüllt sein
und die zugehörigen Higgs-Teilchen sollen den Quarks und Leptonen Masse verleihen.

IZ:
Ich glaube, wir sind jetzt zum Kern der Sache vorgestoßen.   Es geht darum, ob mit dem Higgsmechanismus die
Welt erklärt werden kann , so wie sie ist und so wie die experimentellen Ergebnisse sie vorgeben. Es geht darum,
ob der Higgsmechanismus die notwendige Irreversibilität erzeugen kann, die für die Entstehung des Wasserstoffs
benötigt wird.   Sie haben ja das Massenverhältnis von Proton zu Elektron mit 1840 : 1 angesprochen.
1840 = e^e^2,015   damit sind wir wieder bei der Naturkonstanten e und der Ableitung der
Quarkmassen und Leptonenmassen .

Autor:
Ich gehe davon aus, dass es das Higgs-Boson mit der Masse 126 GeV gibt, und dass es eine andere Aufgabe hat
als die, die ihm in der herrschenden Lehre zugewiesen wird. Das Higgs-Boson ist ein Skalar-Boson und hat
keinen Spin und keine Ladung.   Es besteht aus reiner thermodynamischer Energie. Es ist das Teilchen, dass die notwendige fehlende Irreversibilität in der Zerfallskette erzeugt, damit der Wasserstoff entstehen kann, bestehend
aus einem leichten Lepton und einem schweren Baryon im Massenverhältnis 1: 1840.

IZ:
Wenn das Top-Quark in die anderen Quarks und in das Higgs-Boson zerfällt und das wieder in das Z-Boson , dann kann das
Higgs-Boson nicht für den Ursprung der Masse verantwortlich sein, denn wie soll es dem Top-Quark seine
Masse verleihen ?       Was ist dann für den Ursprung der Masse verantwortlich ? Woraus besteht der sprichwörtliche
Sirup ?

Autor:
Es sind die Wärmeteilchen, die den Quarks und Leptonen zur Masse verhelfen. Das Vakuum ist mit Wärmeteilchen
gefüllt, die mit den Quarks und Leptonen zusammenstoßen. Thermodynamische Energie wird dabei in Massenenergie
umgewandelt.

IZ:
Das war für mich eine interessante Diskussion über die Masse des Higgs-Boson , über Irreversibilität und die
fehlende Antimaterie und über den ganz anderen Ursprung der Masse.   Machen wir unser nächstes
Interview in Wien .   Prof. Zeilinger hat dort Gedankengänge entwickelt, die den Ihren sehr nahe kommen.

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