SCHWERE Teil 2

Das Dilemma der Teilchenphysik

Einer der Gründe, warum Wasser bis in die höchsten Baumwipfel steigt...

Oder die einfache Sicht komplizierter Ereignisse.

Vom
Higgs-Boson über die Kapillarwirkung zum Pascalschen Versuch

     Für die Physiker von heute sind die Phänomene der trägen und der schweren Masse ein ungelöstes Rätsel. Sie konstruieren einen Aufbau der Materie mit "Teilchen", die sie  selbst im Beschleuniger erzeugen und erklären das Auftreten von Kräften durch Teilchen-Wechselwirkungen. Das sogenannte Standardmodell dieser Teilchentheorie ist eine unvollständige Sammlung von Hypothesen, die aus der Quantenelektrodynamik, der Theorie über elektroschwache Prozesse und der Quantenchromodynamik bestehen. Dieses Modell wird offensichtlich niemals vollendet werden. Mit Hilfe des Standardmodells kann man zwar die weit über hundert gefundenen Teilchen in elementare mit Spin 1/2 (Fermionen) und Spin 1 (Bosonen) zurückführen, welche die Kräfte zwischen den Fermionen vermitteln, aber die  Erfolge dieses Standardmodells sind rar und viele grundsätzliche Fragen bleiben offen. 

     Untersuchungen der Teilchen hinsichtlich ihrer Massenwirkungen brachten verwirrende Ergebnisse. Die verschiedenen subatomaren Teilchen variieren hinsichtlich ihrer Massen sehr . Während die Photonen, Grundlage der elektromagnetischen Kraft, und die Gluonen, Grundlage der starken Kraft, keine Masse zeigen, wiegen die Z- und W-Teilchen soviel wie 80 Protonen oder ein "Atomkern". Das Top Quark soll gar 350000 Mal schwerer als ein Elektron sein. Warum sich die Masse der Teilchen so unterscheidet, ist nach der Standardtheorie nicht erklärbar. Und vollkommen rätselhaft blieb die Existenz der Masse überhaupt. Nach bewährtem Strickmuster, jedes Phänomen irgendeinem Teilchen in die Schuhe zu schieben, erfand der schottische Physiker Peter HIGGS  als eine Art Erlöserteilchen ein Boson, welches den anderen Teilchen durch Interaktion die Masse verleihen soll. Je stärker die Interaktion, desto größer die Masse. Das Teilchen bildet praktisch ein Feld, das alle anderen subatomaren Teilchen wie Elektronen, Gluonen oder Quarks passieren müssen. (siehe den kleinen Flash-Film am Top der Seite). Man hoffte, das Higgs-Boson zumindest indirekt nachzuweisen, wenn durch den Zusammenprall äußerst schnell beschleunigter Teilchen soviel Energie entsteht, dass ein neues Teilchen entsteht und seine Existenz aufgrund der Kombination aus Partikeln, in die es zerfällt, erkennbar ist. Allerdings blieb die Suche nach diesem wichtigen Teilchen bis heute vergeblich.

     Da man bisher kein anderes überzeugendes Konzept dafür fand, wie Masse zustande kommt, ist die Idee dieses Higgs-Feldes  bis heute theoretisch attraktiv geblieben. Das Higgs-Boson ist deshalb nicht nur zu einer Art Gral der experimentellen Teilchenphysiker avanciert, sondern es ist auch der letzte fehlende Ziegel im Gewölbebau des Standardmodells. Ohne diesen obersten letzten Stein fällt das ganze Bauwerk in sich zusammen!

     Bereits in den frühen Achtzigerjahren glaubte man, das Higgs-Boson  im Kernzertrümmerer DESY in Hamburg gesichtet zu haben.. 1990 erwies sich das eindeutig als Irrtum, doch Forscher an einem der Kernzertrümmerer in CERN haben das "Erlöserteilchen"  zehn Jahre später wieder "gesichtet". Aus Tausenden von "events" (Teilchenbahnen) erwählten sie drei, die unter Umständen eventuell vielleicht bei sehr großzügiger Interpretation als Hinweise auf das flüchtige Teilchen gedeutet werden könnten. Bezeichnenderweise geschah diese  "Entdeckung"  kurz vor der beschlossenen Schließung des Beschleunigers - und diese Schließung wurde im Anschluss an die "Entdeckung" aufgehoben. Aber nach  mehrjähriger Analyse der Daten steht fest: Es gibt kein Higgs-Teilchen. Die Suche nach ihm war vergeblich, die Massen der Teilchen müssen anderswie erklärt werden. Als  das Resultat der Analysen verkündete wurde, gaben die am Higgs-Experiment beteiligten Forscher zu, die damaligen Daten ein wenig "korrigiert" zu haben, um die Schließung des Beschleunigers zu verhindern!

     Nun wird behauptet, das Higgsteilchen existiere nur bei wesentlich höheren Energien, was noch wesentlich leistungsfähigere Beschleuniger erforderlich machen würde. Dabei stützt man sich auf eine obskure Theorie, die sich "Supersymmetrie" nennt und die angenehmerweise gleich mehrere Higgs-Teilchen voraussagt, bei unwahrscheinlich hohen (und damit nicht mehr nachprüfbaren) Energien!

     Die Theorie des Higgs-Feldes ist ebenso wie "Quantenschaum" und "Vakuumfluktuation" nur einer der Versuche der Physiker, durch Hintertüren die Vorstellung des Äthers wieder einzuführen, weil ohne die Hilfe des Äthers die Herkunft der Masse unerklärbar bleibt (und mit seiner Hilfe auch, denn es gibt ja keine Masse, sondern nur eine Wirkung dieser Art!). Wenn die Physiker so weitermachen, werden sie unweigerlich dort landen, wo wir bereits sind, in der absoluten Matrix des T.A.O. und dem Prinzip der Verdrängung und der Abstoßung - was letztlich darin gipfeln wird, dass die Ursache der natürlichen Ereignisse, die unsere Wirklichkeit bilden, in jener einzigen Kraft zu finden ist, der man das am wenigsten zugetraut hätte, der "Gravitation"!

     Wie diese Kraft im Hintergrund die physikalischen Phänomene dirigiert, soll nun an einigen Beispielen dargestellt werden. Unerbittlich scheint der Druck des Alls alles vor sich her oder in sich zusammen zu schieben... Das würde längst ein böses Ende genommen haben, gäbe es nicht auch kleine "Tricks", den Alldruck zu überlisten und die Abstoßung teilweise zu überwinden. Pflanzen haben einen dieser Tricks vermutlich als erster eingesetzt...

     Die Physik als reine Beschreibungswissenschaft hat nur die Möglichkeit, ein Geheimnis mit anderen Geheimnissen zu erklären. Die gesamte Physik besteht praktisch aus solch philosophisch wertlosen Beschreibungen. So hat man uns die Kapillarwirkung zumeist mit anderen Kräften wie KOHÄSION und ADHÄSION erklärt, die ebenso geheimnisvoll wie die Kapillarwirkung selbst sind. Fest steht jedenfalls,  dass in einem engen, parallelwandigen Rohr Flüssigkeiten gegen die Schwerkraft hochsteigen!

Abb.82Abb.83Abb.84

     Aber diesen Effekt verstehen wir sofort ganz zwanglos, wenn wir uns die geometrischen Verhältnisse näher ansehen. Die Abbildung 82 hat diese Verhältnisse stark übertrieben dargestellt. Wir sehen,  dass die parallelen Wände des Rohrs die sphärisch einfallenden Kraftlinien des Alldrucks abschirmen. Das führt dazu,  dass innerhalb des Rohrs plötzlich weniger Alldruck dem Erd- und Eigendruck gegenübersteht wie außerhalb; der Erddruck hebt daher das Wasser hoch, bis sich ein neues Gleichgewicht zwischen Erd- und Alldruck einstellt. Auch die praktisch fehlende Krümmkraft begünstigt diesen Prozess, weil der Querschnitt der Wassersäule gering ist. 

     Wir wissen bereits,  dass die Dinge nicht unbedingt dort aufhören, wo wir dies wahrnehmen. Die Felder um materielle Körper hängen von den Protonenfeldern ab, es ist daher naheliegend, dass Quecksilber ein stärkeres, größeres Feld als Wasser um sich aufbaut. Quecksilber ist ja wesentlich energiereicher als Wasser, und wir können das starke Feld des Quecksilbers leicht unter Beweis stellen, indem wir mit ihm elektromagnetische Wellen erzeugen. Dazu brauchen wir nur etwas Quecksilber in einer Schüssel zu schwenken. Aufgrund dieser Eigenschaft können wir sagen, der materielle Grenzbereich (die Wahrnehmungsgrenze) des Quecksilbers liegt "tiefer" als jener des Wassers - wie dies die Abbildung 83 zu verdeutlichen versucht (links Quecksilber, rechts Wasser). Weil das energiereichere, dichtere Feld früher am Alldruck Widerstand findet! Und nun unternehmen wir das gleiche Kapillarexperiment mit Quecksilber, an dessen flüssiger Eigenschaft wir ja nicht zweifeln (Abbildung 84). Wieder haben wir ziemlich übertrieben, aber wir sehen wenigstens,  dass diesmal das Feld des Quecksilbers, bzw. der Erddruck von den Rohrwänden verschattet wird, weil das Feld des Quecksilbers weit über die sichtbare Oberfläche hinausreicht. Das führt zu einem Sieg des Alldrucks und es kommt zur kapillaren Senkung!

     Sicher haben wir diese beiden Beispiele sehr vereinfacht, ja geradezu primitiv dargestellt. Aber es soll uns wenigstens ein wenig Ahnung davon geben, wie das diffizile Spiel von Eigendruck und Alldruck den Oberflächen von Flüssigkeiten verschiedene Spannungen verleihen kann. Die Vorgänge in den atomaren Impulsfeldern sind ganz dieselben, wie wir sie bei der Trägheit besprachen - und wir stellen fest, dass überraschenderweise auch bei der Kapillarwirkung der Alldruck dahinter steckt, weil eben durch das Spiel von Verschattung und Aufeinanderprallen der  Abstoßungen die Atomimpulse spezifisch beeinflusst werden. Die klassische Erklärung der Kapillarwirkung postuliert, dass Flüssigkeiten "das Bestreben" haben, möglichst kleine Oberflächen zu bilden - erklärt den Effekt also mit einer inneren Ursache. Wieso sollte eine Flüssigkeit irgendein "Bestreben" haben? Dieses Bestreben kommt von außerhalb, von den Kraftwirkungen des Alldrucks, der alles zu Kugeln formt. Man muss schon ein wenig darüber nachdenken, wieso die Kapillarwirkung in jeder Lage, sogar im Vakuum oder im Weltraum funktioniert. Aber das Abstoßungsprinzip findet nicht nur zwischen Himmelskörpern statt, sondern hat auch im Mikrokosmos seine Auswirkungen. Obwohl einfach vom Prinzip her, werden die Zusammenhänge in diesem Bereich schwerer durchschaubar. Es spielt auch eine Rolle, aus welchem Material das Röhrchen besteht. Baut es sich aus wasserfeindlichen Molekülen auf (oder verwenden wir eine nichtbenetzende Flüssigkeit), so wird die Abstoßung dieser Moleküle bereits so stark,  dass eine kapillare Hebung nicht mehr stattfindet.

     Das Thema könnte natürlich genauer abgehandelt werden, aber wir jetzt wissen zumindest, wo wirklich die Kraft herkommt, die das Wasser bis in die höchsten Baumwipfel steigen lässt - wobei allerdings auch die Vorgänge der Elektrophorese und Osmose eine Rolle spielen...

     Der mathematisch interessante Unterschied unserer "Newton-Andersrum-Theorie" zu Newton selbst ist außer der Umkehrung des Grundprinzips der Einbezug der Krümmkraft, die einen Unterschied zwischen horizontalen und vertikalen Massen impliziert, ein Unterschied, der sich auch aus der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins herausrechnen lässt. Diesen Unterschied erkannte Newton begreiflicherweise noch nicht. Da man ohnedies schon mit einer modifizierten Newton'schen Theorie (M.O.N.D.) zu rechnen beginnt, wird der Einbezug der Krümmkraft die mathematische Handhabung der astronomischen Gravitationsphänomene wesentlich verbessern

     Wieder müssen wir den Leser dazu einladen, selbst auf Entdeckungsreise durch seine alten Schulbücher zu gehen, um festzustellen, wie leicht die vielen Merksätze, einst nur auswendig gelernt, nun zu verstehen sind. Und es sind gerade die bislang geheimnisvoll gebliebenen Phänomene der Physik, die sich mit unserer Anschauung besonders leicht begründen und erklären lassen. Dazu noch ein Beispiel (Abbildung 85).

Ab.85

     Die Abbildung illustriert das sogenannte hydrostatische Paradoxon (auch als Pascalscher Versuch bekannt). Auf dem Boden eines Gefäßes mit der Grundfläche F, das mit Flüssigkeit gefüllt ist, lastet das Flüssigkeitsgewicht und erzeugt am Boden einen Druck Kl. Dieser Schweredruck ist merkwürdigerweise von der Gestalt des Gefäßes unabhängig. Sofern Bodengröße und Flüssigkeitshöhe übereinstimmen, lastet auf den Böden überall derselbe Druck -- dagegen sind die Seitenkräfte K2 und K3 verschieden. Das muss uns deshalb paradox erscheinen, weil ja die Flüssigkeitsmengen und damit ihr Gewicht von Behälter zu Behälter verschieden sind.

Mit der üblichen Gravitationstheorie alleine ist das Rätsel nicht zu klären. Der Physiker greift wieder zu neuen Kräften, in diesem Fall zum Aufdruck innerhalb der Flüssigkeit, ohne so richtig erklären zu können, woher dieser Aufdruck stammt. Wir wissen dagegen sofort,  dass hier ein ganz ähnlicher Ausgleichseffekt wie im freien Fall vor sich gehen muss. Wenn wir die Kraftlinien des All- und Erddrucks in ihrem sphärischen Verhältnis zueinander zeichnen und die Behälter zwischen diese Linien halten, so können wir feststellen,  dass immer ein bestimmtes Verhältnis von Erd- und Alldruck zueinander vorliegt und sich dieses Verhältnis ungeachtet der Behälterform niemals ändert (Abbildungen 86 bis 89). Von dieser Tatsache bis zum Prinzip des Archimedes ist es nur ein kleiner Schritt, aber vielleicht will nun der Leser selbst ein wenig knobeln. . .      Was wir aufzeigen wollten, war diese prinzipielle Einfachheit, die das Abstoßungsprinzip allen materiellen Vorgängen dieser Welt verleiht. Magnetpole, Elektrostatik und Elektrodynamik, Elektrolyse, Gravitation und Kapillarwirkung, sie alle haben nichts mysteriöses an sich. Alle diese Erscheinungen und all die vielen Phänomene, die wir aus Platzgründen hier nicht behandeln können, existieren einfach deshalb, weil das Weltall existiert und "unter Druck steht".     Materielles Geschehen oder Naturgesetz bauen nicht den Kosmos auf und verursachen ihn nicht Denn es verhält sich umgekehrt: die Naturphänomene sind das ewige Spiel eines universellen Kraftfeldes, dessen prinzipielle Einfachheit (T.A.O.) eben gewisse Möglichkeiten zulässt und andere ausschließt. Die einzige Kraft, die aus dem Dasein des Universums selbst ableitbar ist, formt und gestaltet die Strukturen, Impulse, Proportionen und Massen unserer Realität.     Zeit, Raum und Energie sind bereits Wahrnehmungen unseres Bewusstseins, die ersten, einzigen und letzten  grundlegenden Begriffe innerhalb unseres Versuches, Kraft unseres Denkens diese Welt zu verstehen. Mehr können wir nicht finden, denn mehr gibt es nicht!