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Zum Achtzigsten von Steven Weinberg : Zwei Naturkräfte im Einheitspaket

Steven Weinberg Bild: University of Texas

Aus seinem Traum von der Weltformel ist nichts geworden. Doch zumindest brachte er zwei der vier Naturkräfte unter einen Hut. Wir gratulieren Steven Weinberg zu seinem achtzigsten Geburtstag.

          Der große Chemiker und zweifache Nobelpreisträger Linus Pauling hatte, so wird erzählt, die besten Ideen im Schlaf. Er soll sein Unbewusstes so trainiert haben, dass es jederzeit und überall selbständig über wissenschaftliche Probleme nachdachte. Über eine ähnliche Fähigkeit muss wohl auch der Physiker Steven Weinberg verfügen. Denn seinen größten Einfall, der die Teilchenphysik revolutionieren und ihm 1979 den Nobelpreis einbringen sollte, hatte er im Jahr 1967, als er in seinem roten Chevrolet Camaro im dichten Bostoner Verkehr zu seiner Arbeitsstelle, dem Massachussets Institute of Technology (MIT) fuhr.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Weinberg brütete schon lange darüber, wie sich die vier existierenden Naturkräfte trotz ihrer unterschiedlichen Erscheinungsbilder unter einen Hut bringen lassen könnten. Er war überzeugt, dass sich die Kräfte erst in einer späteren Phase des Universums entkoppelt hatten und vorher eine einzige Elementarkraft wirkte.

          Die Vereinheitlichung erfolgte im Sportwagen

          Hinter dem Lenkrad seines Sportwagens war Weinberg plötzlich klargeworden, dass es zumindest zwischen zwei Naturkräften eine verblüffende mathematische Gemeinsamkeit gibt. Diese erlaubte es, die elektromagnetische Wechselwirkung, die zwischen geladenen Teilchen wirkt, und die schwache Kraft, die beim radioaktiven Zerfall eine Rolle spielt, mit einem einheitlichen Formelwerk zu beschreiben. Im Büro angekommen, schrieb er seine Gedanken in einem zweieinhalb Seiten langen Artikel nieder. Obwohl seine Arbeit in den angesehenen „Physical Review Letters“ veröffentlicht wurde, stießen seine Ideen zunächst auf wenig Interesse. Doch es sollte sich herausstellen, dass zwei weitere Theoretiker - Sheldon Glashow und Abdus Salam - an derselben Frage arbeiteten.

          Der kreative Dreierbund

          Die drei Physiker schlossen sich zusammen und entwarfen eine die schwache und die elektromagnetische Kraft vereinheitlichende Theorie, die sie elektroschwache Wechselwirkung tauften. Damit waren sie der Vereinheitlichung der Naturkräfte ein großes Stück näher kommen. Ihre Theorie hatte aber mehrere Schönheitsfehler: sie erforderte die Existenz von Austauschteilchen, die den Photonen der elektromagnetischen Kraft entsprechen sollten, nur dass sie Masse tragen würden. Es sollten auch schwache Prozesse (neutrale Ströme)  auftreten, bei denen sich die Ladung der beteiligten Partner nicht ändern sollte – unvereinbar mit der aufkommenden Vorstellung, dass die Materie aus drei elementaren Quarks besteht.

          Steven Weinberg im Dezember 1979 bei einem Vortrag am europäischen  Forschungszentrum Cern bei Genf.
          Steven Weinberg im Dezember 1979 bei einem Vortrag am europäischen Forschungszentrum Cern bei Genf. : Bild: Cern

          Der rettende  Kunstgriff

          Glashow „erfand“ 1970 kurzerhand ein Materieteilchen, das - anders als die bis dahin bekannten drei Quarks - bei schwachen Reaktionen entstehen sollte. Als man 1974 diesen Baustein - das Charm-Quark - tatsächlich entdeckte und 1983 noch die ausstehenden Austauschteilchen der elektroschwachen Wechselwirkung - die W- und Z-Bosonen -, hielt die neue Theorie endgültig Einzug in die Lehrbücher. Heute bildet sie eine Säule des Standardmodells der Teilchenphysik, der Theorie, die den Aufbau der Materie beschreibt. Vier Jahre zuvor hatten Glashow, Abdus Salam und Weinberg den Physiknobelpreis erhalten.

          Wechselnde Wirkungsstätten und Interessen

          In den achtziger Jahren versuchte Weinberg, der in New York geboren wurde und unter anderem an der University of California in Berkeley, am MIT sowie an der Harvard University wirkte und seit 1982 die Theoriegruppe an der University of Austin in Texas leitet, auch die elektroschwache Kraft und die starke Kernkraft zu vereinheitlichen - allerdings ohne großen Erfolg. Weinberg, ein bekennender Atheist, beschäftigte sich nun auch verstärkt mit Fragen der Astronomie und Astrophysik. Und trotz seines hohen Alters ist sein Forscherdrang ungebrochen, wovon seine vielen Publikationen zeugen.

          Steven Weinberg im Juli 2009 bei der Besichtigung
des Atlas-Detektors am Cern (mit Peter Jenni, Sprecher  der Atlas-Kollaboration).
          Steven Weinberg im Juli 2009 bei der Besichtigung des Atlas-Detektors am Cern (mit Peter Jenni, Sprecher der Atlas-Kollaboration). : Bild: Cern

          Das Universum in drei Minuten

          Weinberg, dessen Bedürfnis es schon früh war, neben der eigentlichen Forschung schwierige Themen allgemeinverständlich zu erklären, dürfte der breiten Öffentlichkeit vor allem durch seine populärwissenschaftlichen  Bücher - etwa „Die ersten drei Minuten“ - bekannt sein. Darin beschreibt er die Entwicklung des Universums aus der Sicht der Teilchen- und Astrophysik. Steven Weinberg, der nicht müde wird, auch zu politischen und gesellschaftlichen Fragen Stellung zu nehmen, wird am heutigen Freitag achtzig Jahre alt.

          Quelle: F.A.Z.

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