Große Vereinheitlichte Theorie

Die Physik kennt vier fundamentale Kräfte: die Gravitation, die elektromagnetische Kraft, die schwache Kernkraft und die starke Kernkraft. Eine Große Vereinheitlichte Theorie, im Englischen Grand Unified Theory oder kurz GUT, will drei davon zusammenführen, nämlich die starke, die schwache und die elektromagnetische Wechselwirkung. Die Idee dahinter ist, dass diese drei Kräfte bei den uns vertrauten Energien zwar völlig verschieden erscheinen, bei extrem hohen Energien aber in einer einzigen Kraft verschmelzen, beschrieben durch eine einzige zugrundeliegende Symmetrie.

Diese Verschmelzung wird bei der sogenannten GUT-Skala erwartet, einer Energie in der Größenordnung von zehn hoch sechzehn Gigaelektronenvolt. Das ist eine fast unfassbar große Zahl, rund eine Billion mal mehr Energie, als der größte Teilchenbeschleuniger der Welt, der LHC am CERN, erreicht. Solche Energien herrschten nur in den ersten winzigen Sekundenbruchteilen nach dem Urknall. Den Anstoß gab 1974 die SU(5)-Theorie von Howard Georgi und Sheldon Glashow, die die drei Symmetriegruppen des Standardmodells in eine einzige größere Gruppe einbettete.

Die auffälligste Vorhersage vieler Großer Vereinheitlichter Theorien ist der Protonenzerfall. Wenn die starke und die schwache Kraft tatsächlich eins sind, dann sollte das Proton, der Baustein aller Atomkerne, nicht ewig stabil sein, sondern nach extrem langer Zeit zerfallen. Die vorhergesagten Lebensdauern liegen bei zehn hoch vierunddreißig Jahren und mehr, also unvorstellbar viel länger als das Alter des Universums. Riesige unterirdische Detektoren wie Super-Kamiokande in Japan suchen seit Jahrzehnten nach einem solchen Zerfall. Bisher wurde kein einziger beobachtet, was die einfachsten GUT-Modelle bereits ausgeschlossen hat.

Wichtig ist die Abgrenzung. Eine Große Vereinheitlichte Theorie vereint nur drei der vier Kräfte. Die Gravitation bleibt außen vor. Wer auch sie einbeziehen und alle vier Kräfte in einem einzigen Rahmen beschreiben will, sucht nach einer Theorie von allem, einer Theory of Everything, für die die Stringtheorie und die Schleifenquantengravitation Kandidaten sind. Die GUT ist also ein ehrgeiziger, aber bescheidenerer Schritt auf diesem Weg.

In der Science-Fiction wird die Große Vereinheitlichte Theorie gern zum erzählerischen Schlüssel des ultimativen Wissens. Eine Zivilisation, die sie vollständig beherrscht, kann in den Geschichten Materie nach Belieben formen, neue Energiequellen erschließen oder die Naturgesetze selbst manipulieren. Der Reiz für Autoren liegt darin, dass die Theorie real existiert und ernsthaft erforscht wird, ihre praktischen Konsequenzen aber so weit jenseits unserer Reichweite liegen, dass jede Spekulation legitim wirkt. Damit ist die GUT ein perfekter wissenschaftlicher MacGuffin, eine echte offene Frage der Physik, die im Roman zur Quelle gottgleicher Macht werden kann, ohne dabei je in reine Erfindung abzugleiten.