Die Entdeckung des Unteilbaren
Quanten, Quarks und der LHC
Autor: Jörg Resag
Verlag: Spektrum Akademischer Verlag
284 Seiten
Preis: 24.95€
ISBN: 978-3827424846
© Spektrum Akademischer Verlag
Mit freundlicher Unterstützung
des Verlages
<b>Klappentext: </b>
<i> Mitten in Europa ist eine der grössten und komplexesten Maschinen in Betrieb gegangen, die wir Menschen je gebaut haben: der Large Hadron Collider (kurz LHC). Mit ihm öffnet sich ein Fenster in eine neue Welt, die viele Geheimnisse birgt: Was verleiht den Teilchen der Materie ihre Masse? Gibt es verborgene Raumdimensionen? Existiert ein tiefer Zusammenhang zwischen Teilchen mit verschiedenem Spin (Supersymmetrie)? Woraus besteht die dunkle Materie, die unser Universum durchdringt?
Mit diesem Buch taucht der Leser ein in diese wunderbare Welt, die wir Menschen in der Neuzeit entdeckt haben: Atome und ihre Substruktur aus Quarks und Leptonen, die rätselhafte Quantenmechanik, Teilchen des Lichts, Einsteins Gewebe aus Raum und Zeit, die vier Wechselwirkungen und schliesslich die neue Welt, in die der LHC gerade vordringt und in der wir Higgs-Teilchen, Supersymmetrie und womöglich erste Anzeichen für die String-Theorie vermuten.
Nach der Lektüre ist klar: Wir leben in einer erstaunlichen Welt und sind gerade im Begriff, bei der Enträtselung ihrer Geheimnisse einen entscheidenden Schritt nach vorne zu gehen.
</i>
<b>Rezension: </b>
Direkt im Vorwort legt der Autor sehr klar die Zielgruppe fest: Er richtet sich mit dem Buch an ein breites Publikum und vor allem auch an „Nicht-Experten“. Dennoch ist er sich, wie er schreibt bewusst, dass es alleine von der Materie her kein einfaches Buch geben wird. Dies wird auch im Verlauf des Buches immer wieder deutlich.
Hier gibt es – ohne wenn und aber – Bereiche, welche brillant und sehr verständlich geschrieben sind. Diesen Bereichen könnte selbst ein Laie folgen.
Wenn da nicht die etwas komplizierteren Teile wären, welche physikalischen Wissen oder zumindest ein gesundes physikalisches Verständnis erfordern. Auch wenn der Autor zu Protokoll gibt, dass der Leser dieses mathematische und physikalische Vorwissen nicht benötigt, ist es an vielen Stellen sehr hilfreich.
Den Einstieg in die Thematik vollzieht der Autor über eine chronologische Aufzeichnung dessen, was wir über die Materie und deren Aufbau wissen. Schritt für Schritt führt er anhand der Reihenfolge der Entdeckungen die einzelnen Teilchen und Wechselwirkungen ein. So bietet dieses Kapitel ein sehr genaues Abbild wie wir zu unserem bisherigen Bild vom Aufbau der Atome gekommen sind. Dieses Bild wird aber direkt im nächsten Kapitel stark erweitert. Hier führt der Autor den Leser in die bizarre Welt der Quanten ein. Die Wellen- und Teilchennatur der Materie sind nur ein Aspekt dieses Kapitels. Auch die Heisenbergsche Unschärferelation, das Plancksche Wirkungsquantum und das Pauli-Prinzip spielen eine wichtige Rolle für das volle Verständnis der Zusammenhänge.
Im dritten Kapitel geht der Autor der Frage nach, was eigentlich den Atomkern zusammenhält. Hier erfährt der Leser inwieweit die spezielle Relativitätstheorie hier relevant ist und wie durch Massenverluste bei der Umwandlung von Teilchen durch die Relativitätstheorie auf die Ursprungsteilchen geschlossen werden kann. Da sich dadurch viele neue Teilchen ergeben, bringt der Autor im nächsten Kapitel hier ein wenig Ordnung in den Teilchenzoo. Er ordnet sie nach verschiedenen Kriterien an und erklärt die Unterschiede ebenso wie die verschiedenen Eigenschaften der Teilchen. So findet man hier auch Erklärungen zu so exotisch klingenden Eigenschaften wie der Farbladung oder dem Spin. Auch die Wechselwirkungen werden detailliert beschrieben und durch anschauliche Vergleiche werden deren verschiedene Wirkungsweisen klar verdeutlicht.
Weiter geht es mit den relativistischen Quantenfeldtheorien und den Feynman-Graphen, welche zur übersichtlichen und einfachen Darstellung von Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Teilchen benutzt werden. Im sechsten Kapitel geht er auf das Standardmodell der Teilchenphysik ein. Hier zeigt er die Vereinigung von schwacher und elektromagnetischer Wechselwirkung und erklärt wie das Standardmodell mit jeder Vorhersage neuer Teilchen immer wieder auf den Prüfstand kam. Er schliesst das Kapitel schliesslich mit der sehr interessanten Frage: „Was ist ein Teilchen?“
Das nächste Kapitel ist der Gravitation gewidmet. Hier befasst sich der Autor mit der Einsteinschen Gravitationstheorie genauer und beschäftigt sich im Anschluss daran sehr ausführlich mit der Frage nach der Quantengravitation und deren Notwendigkeit.
Im letzten Kapitel geht es um „neue Welten“ und neue Ideen – Ideen wie zum Beispiel die Stringtheorie und die Supersymmetrie. Welche neuen Erkenntnisse und Konsequenzen ergeben sich aus solchen Ideen? Und wie sieht es mit dem Higgs-Teilchen aus? Hier erklärt der Autor die Bedeutung von Teilchenbeschleunigern wie dem LHC für die Gewinnung neuer Erkenntnisse in den bereits erläuterten Bereichen der Physik.
Die Schrift ist sehr klein gedruckt und die Zeilenabstände sind sehr knapp gehalten– das macht das Lesen teilweise sehr anstrengend. Man muss sich beim Lesen nicht nur bezüglich des Inhalts sehr konzentrieren, sondern auch darauf achten nicht in die falsche Zeile zu rutschen. Mit der Zeit gewöhnt man sich ein wenig daran, aber es dünkt einen, dass das Problem nach jedem erneuten Aufnehmen des Buches wieder auftritt.
Neben der Schrift ist auch der Satzbau manchmal eine komplizierte Angelegenheit. Tendenziell gibt es in diesem Buch mehr längere und auch verschachtelte Sätze. Auch dies trägt dazu bei, dass das Buch an manchen Stellen schwieriger zu lesen ist, als es sein müsste. Dies addiert sich einigen Ortes auf, wenn er auch der Inhalt eher schwierig beschrieben wird.
Hie und da werden im Buch auch Formeln verwendet, anders als bei den physikalischen Abschnitten, kann man diese auch einfach überlesen. Alle Formeln werden auch textlich erfasst und erklärt. Hier ist es schlichtweg eine Frage dessen, womit man besser zurecht kommt. Man hat durch das „Überlesen“ der Formeln keinerlei Nachteile, es schadet aber auch nicht, die ein oder andere Formeln schon einmal gesehen zu haben. Gerade grundlegende Gesetzmässigkeiten kommen im Verlauf des Buches immer wieder vor.
In der Verfolgung des roten Fadens ist der Autor sehr strikt. Hier lässt er sich nicht beirren und sagt offen, wenn tiefergehende Erklärungen zu weit führen würden. Manchmal nimmt er Fakten aus späteren Kapiteln voraus. Der Leser muss sich dann mit der knappe Erklärung fürs Erste begnügen und wird auf die detaillierte Erklärung in späteren Kapiteln verwiesen. Dies kommt oft zu Beginn des Buches vor – hier geht der Autor chronologisch vor und einige Erkenntnisse, die dann zur Erklärung der Phänomene von Nöten wären, sind zu diesem Zeitpunkt schlichtweg noch unbekannt. Die späteren Erklärungen entschädigen aber immer durch ihre wirklich präzise Art und häufig kann man sie mit dem was man bisher gelesen hat viel besser verstehen.
Es gibt aber auch Themen, z.B. beim Pauli-Prinzip, wo spätere Erklärungen, welche er nur sehr knapp als Erinnerung wieder einfliessen lässt, viel einfacher und anschaulicher sind, als die Detaillierte. Neben den Erinnerungen gibt der Autor zwischendurch auch immer wieder kleinere Zusammenfassungen, wenn er einen kleinen Umweg machen musste und dann das Wissen in den aktuellen Bezug bringt.
Bilder und Grafiken sind eher rar gehalten. In einigen Kapiteln mehr, in anderen weniger. Die abgedruckten Bilder sind schwarz/weiss und dem Layout in Grösse und Form angepasst – d.h. eher kleineren Formats. Wo man keine Bilder einbauen kann, versucht der Autor mittels Tabellen die Inhalte voneinander zu differenzieren. Für die Übersichtlichkeit innerhalb z.B. des Teilchenzoos ist dies ein klarer Vorteil.
<b>Fazit: </b>
Auch wenn der Autor sich an Leser ohne physikalische Vorkenntnisse richtet – wer sich dieses Buch kauft, sollte mindestens ein gutes physikalisches Grundverständnis und gut erhaltenes Wissen aus dem Physikunterricht mitbringen. In meinen Augen Vorraussetzung um auch bei Quantenphysik, Relativitätstheorie und Strings nicht „hängen“ zu bleiben – denn sonst macht es irgendwann keinen Spass mehr. Natürlich könnte man die Bereiche auch einfach überlesen – dann fehlt einem aber unter Umständen sehr viel Rüstzeug für die interessantesten Kapitel. Absoluten Laien würde ich also eher abraten. Wenn man mit der Physik nicht auf Kriegsfuss steht, in der Schule immer gut aufgepasst hat und sich eines wachen Verstandes erfreuen kann, bietet dieses Buch sehr viel Lesefreude über ein wirklich interessantes Gebiet der Physik.
