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Symmetrien

Drei Symmetrien erklären die Welt

Symmetrie herrscht immer dort, wo man etwas ändert, aber trotzdem das Erscheinungsbild gleichbleibt. Räumliche Symmetrien sind beispielsweise die Spiegelsymmetrie. Vertauscht man links und rechts oder oben und unten, bleibt dennoch alles beim Alten (wie bei der Zahl 8), oder die Rotationssymmetrie, bei der bestimmte Drehungen nichts am Aussehen ändern (wie eine Schneeflocke oder ein gleichseitiges Dreieck).

Das Standardmodell beruht auf drei Symmetrien, die aber nichts mit der räumlichen Form der Elementarteilchen, sondern vielmehr mit ihren Ladungseigenschaften zu tun haben. Zu jeder der drei Symmetrien gehört genau eine Ladungsart: Die uns vertraute elektrische Ladung, eine „starke Farbladung“ der Quarks, und eine "schwache Ladung".

Die Ladungs-Symmetrien kann man sich als Veränderung von Maßstäben vorstellen. Um zu erreichen, dass sich bei Änderung der Eichung, das heißt bei Veränderung der mit den Ladungen zusammenhängenden Maßstäbe, nichts am Erscheinungsbild ändert, sind dauernde Anpassungen an die neuen Maßstäbe nötig. Diese Arbeit erledigen zu jeder Symmetrie gehörige Kraftteilchen, die zwischen den Materieteilchen hin- und hereilen und dadurch eine Wechselwirkung hervorrufen. Die Häufigkeit der Veränderung an neue Maßstäbe bestimmt über die Häufigkeit der hin- und her fliegenden Kraftteilchen die Stärke der jeweiligen Kraft.

Mit der Entdeckung der Symmetrien, die dem Universum zugrunde liegen, reicht das Standardmodell weit über die Beschreibung von Materieteilchen und Kraftteilchen hinaus. Drei Symmetrien erfordern, dass drei Wechselwirkungen und zugehörige Kraftteilchen mit genau von den jeweiligen Symmetrien vorgeschriebenen Eigenschaften existieren. Diese Erkenntnis wirft aber weitere, noch fundamentalere Fragen auf, nämlich: "Warum gerade diese Symmetrien?" und "Gibt es vielleicht noch weitere Symmetrien?"


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