Amerikanische Physiker schufen erstmals Materie aus reinem LichtSeite 2/2

Die Erklärung der lichten Reaktion lehrt dagegen unvermutet viel über das Wesen der Welt - womit wir im übrigen wieder zu John Maddox' Bemerkung über die Quantenmechanik zurückkommen. Denn genaugenommen ist in Stanford die Materie nicht aus Licht, sondern vielmehr aus dem Vakuum entstanden. Die zusammenprallenden Lichtstrahlen erzeugten lediglich ein "kritisches" elektromagnetisches Feld, das die Entstehung je eines Elektron-Positron-Paares aus dem puren Nichts beförderte.

Wie hat man sich so etwas vorzustellen? Dazu muß man ein wenig ausholen. Denn die Materieerzeugung aus dem Nichts ist letztlich nur deshalb möglich, weil in der Quantenwelt die Dinge nie ganz eindeutig sind. So legt die bekannte Heisenbergsche Unschärferelation fest, daß bestimmte zusammenhängende Größen eines subatomaren Partikels (etwa dessen Ort und Geschwindigkeit oder auch seine Energie und Zeitdauer) nicht gleichzeitig scharf definiert werden. Dieses merkwürdige Prinzip gilt ganz allgemein - also auch im Vakuum. Der sogenannte leere Raum darf daher nicht exakt leer sein, sonst müßten darin Energie und Lebensdauer möglicher Teilchen genau gleich Null sein, was laut Unschärfeprinzip nicht sein kann.

Tatsächlich gleicht also das Vakuum in Wahrheit einem See, in dem unablässig Energie und Materie fluktuieren. Im Mittel addieren sich diese Fluktuationen stets zu null. Wenn allerdings in einem derart brodelnden Nichts zwei Lichtblitze mit Wucht zusammenprallen, dann kann diese Energie durchaus einem gerade fluktuierenden Partikelpaar zum Sprung von der möglichen in die reale Existenz verhelfen.

Schwierig, sich das vorzustellen? Ist es auch. Immerhin ist das ein Sujet, das Physikstudenten erst in den höheren Semestern zugemutet wird. Und auch die haben ihre liebe Not mit dem Begreifen. Erschwerend kommt hinzu, daß die Materieerzeugung aus dem Nichts sich zwar in den riesenhaften Detektoren der Teilchenphysiker nachweisen läßt, ansonsten jedoch keine sichtbaren Spuren hinterläßt. "Praktische Anwendungen sehe ich leider nicht", meint denn auch Adrian Melissinos bedauernd.

Die Bedeutung des Stanforder Experimentes liegt eher auf theoretischem Gebiet: Damit kann man beispielsweise die Voraussagen der Quantenelektrodynamik genauer überprüfen, einer komplizierten Theorie, über die ihr Schöpfer Richard Feynman witzelte, daß selbst er nicht wisse, warum sie gültig sei. Nützlich könnten die Stanforder Erkenntnisse auch beim Bau zukünftiger Beschleuniger sein (sofern Geld dafür vorhanden ist). Zudem interessieren sich die Astrophysiker, die in Neutronensternen ähnliche Prozesse vermuten, für das Experiment. Und die Materieerzeugung aus dem Nichts ist philosophisch von höchstem Interesse. Schließlich vertreten ernstzunehmende Astrophysiker schon seit Jahren die These, daß auch unser Kosmos dereinst aus einer Energiefluktuation im Vakuum entstanden ist.

Das Mißverhältnis zwischen (Energie-) Aufwand und (Materie-)Ausbeute in Stanford führt allerdings schmerzlich vor Augen, wie begrenzt die Möglichkeiten der Menschheit sind. Während sie gemäß Einsteins berühmter Formel mittlerweile die halbe Erde in einem gewaltigen Lichtblitz vernichten könnte, vermag sie umgekehrt mit dem größtmöglichen Energieaufwand gerade hundert Elementarteilchenpaare zu erzeugen, die noch nicht einmal die Masse eines Atoms zusammenbringen. Das Zerstören von Altbekanntem scheint eben auch naturgesetzlich allemal einfacher zu sein als die Erschaffung von Neuem.