„Es bietet einen natürlichen Rahmen oder einen Buchhaltungsmechanismus, um eine sehr große Anzahl von Feynman-Diagrammen zusammenzustellen“, sagte er Marcus Spradlinein Physiker an der Brown University, der sich die neuen Werkzeuge der Oberflächenologie angeeignet hat. „Informationen verdichten sich exponentiell.“
Im Gegensatz zum Amplitueder, bei dem exotische Teilchen erforderlich waren, um ein als Supersymmetrie bekanntes Gleichgewicht herzustellen, gilt die Oberflächentheorie für realistischere, nicht supersymmetrische Teilchen. „Es ist völlig agnostisch. Supersymmetrie ist ihr völlig egal“, sagte Spradlin. „Für einige Leute, mich eingeschlossen, war das meiner Meinung nach wirklich eine ziemliche Überraschung.“
Die Frage ist nun, ob dieser neue, primitivere geometrische Ansatz der Teilchenphysik es theoretischen Physikern ermöglichen wird, die Grenzen von Raum und Zeit völlig zu überwinden.
„Wir mussten etwas Magie finden, und vielleicht ist es das“, sagte er Jacob Bourjailyein Physiker an der Pennsylvania State University. „Ob dadurch die Raumzeit abgeschafft wird, weiß ich nicht. Aber es ist das erste Mal, dass ich eine Tür sehe.“
Das Problem mit Feynman
Figueiredo spürte in den letzten Monaten der Pandemie aus erster Hand das Bedürfnis nach neuer Magie. Sie kämpfte mit einer Aufgabe, die Physiker seit mehr als 50 Jahren herausfordert: vorherzusagen, was passieren wird, wenn Quantenteilchen kollidieren. In den späten 1940er Jahren brauchten drei der klügsten Köpfe der Nachkriegszeit – Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga und Richard Feynman – jahrelange Anstrengungen, um das Problem elektrisch geladener Teilchen zu lösen. Ihr letztendlicher Erfolg würde ihnen einen Nobelpreis einbringen. Feynmans Schema war das anschaulichste und dominierte daher die Art und Weise, wie Physiker über die Quantenwelt denken.
Wenn zwei Quantenteilchen zusammenkommen, kann alles passieren. Sie könnten zu einem verschmelzen, sich in viele aufspalten, verschwinden oder eine beliebige Abfolge der oben genannten sein. Und was tatsächlich passieren wird, ist gewissermaßen eine Kombination all dieser und vieler anderer Möglichkeiten. Feynman-Diagramme verfolgen, was passieren könnte, indem sie Linien aneinanderreihen, die die Flugbahnen von Teilchen durch die Raumzeit darstellen. Jedes Diagramm erfasst eine mögliche Abfolge subatomarer Ereignisse und gibt eine Gleichung für eine Zahl an, die als „Amplitude“ bezeichnet wird und die Wahrscheinlichkeit darstellt, dass diese Abfolge stattfindet. Addieren Sie genügend Amplituden, glauben Physiker, und Sie erhalten Steine, Gebäude, Bäume und Menschen. „Fast alles auf der Welt ist eine Aneinanderreihung dieser Dinge, die immer wieder passieren“, sagte Arkani-Hamed. „Nur gute, altmodische Dinge, die aufeinander prallen.“
Diesen Amplituden liegt eine rätselhafte Spannung inne – eine, die Generationen von Quantenphysikern, die bis zu Feynman und Schwinger selbst zurückreichen, verärgert hat. Man könnte Stunden damit verbringen, an einer Tafel byzantinische Teilchenbahnen zu skizzieren und furchteinflößende Formeln auszuwerten, nur um dann festzustellen, dass sich Begriffe aufheben und komplizierte Ausdrücke verschwinden und extrem einfache Antworten zurückbleiben – in einem klassischen Beispiel buchstäblich die Zahl 1.
„Der erforderliche Aufwand ist enorm“, sagte Bourjaily. „Und jedes Mal verspottet Sie die Vorhersage, die Sie machen, durch ihre Einfachheit.“
