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Quantenfeldtheorie: Die Grundkräfte der Welt

Seit mehr als 90 Jahren fußt die Teilchenphysik auf Quantenfeldtheorien, allerdings bereitet der Ansatz Fachleuten viele Probleme. Deshalb haben sie ausgeklügelte Tricks entwickelt, um den hartnäckigen Gleichungen doch noch einige Geheimnisse zu entlocken.
Wellenlinien aus Lichtquanten

Anfang des 20. Jahrhunderts geriet die Physik ins Schwanken. Prinzipien, die unantastbar schienen, wurden verworfen und das herkömmliche Weltbild nahm völlig neue Züge an: Einerseits schockierte Albert Einstein mit seinen Relativitätstheorien, wonach Raum und Zeit keineswegs statisch sind, sondern sich dehnen und krümmen lassen. Etwa zur selben Zeit wandelte sich mit der Entstehung der Quantenmechanik auch die Vorstellung des Mikrokosmos. Die Grenzen zwischen Teilchen und Wellen verschwammen, zudem wirkte die Natur nicht mehr länger deterministisch, sondern vom Zufall bestimmt. Handfeste Beobachtungsgrößen wie die Geschwindigkeit oder der Aufenthaltsort eines Objekts mussten einer Wahrscheinlichkeitsverteilung weichen.

Obwohl die neuen Konzepte unserer alltäglichen Erfahrung widerstreben, beschreiben sie das Universum erstaunlich gut. Doch schnell fiel Fachleuten auf, dass sich einige Phänomene nicht auf diese Weise erklären lassen. Ein Beispiel dafür ist die spontane Emission, die Albert Einstein bereits 1917 vorhersagte und die Grundlage für Laser bildet …

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  • Quellen

Haymaker, R. W.: Confinement studies in lattice QCD. Physics Report 315, 1999

LHCb collaboration: Observation of an exotic narrow doubly charmed tetraquark. ArXiv 2109.01038, 2021

Niedermaier, M., Reuter, M.: The asymptotic safety scenario in quantum gravity. Living Review Relativity 9, 2006

Wetterich, C.: Exact evolution equation for the effective potential. Physical Letters B 301, 1993