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Murray Gell-Mann

Murray Gell-Mann [1](* 15. September 1929 in New York, NY, USA) ist ein US-amerikanischer Physiker. Er erhielt 1969 den Nobelpreis für Physik "für seine Beiträge und Entdeckungen betreffend der Klassifizierung der Elementarteilchen und deren Wechselwirkungen".

Inhaltsverzeichnis

Leben und Werk

Nach dem Schulabschluss 1944 studierte Gell-Mann bis 1948 an der Yale University Physik, 1951 promovierte er am MIT bei Victor Weisskopf. 1956 bis zu seiner Emeritierung 1993 war er Professor am California Institute of Technology (Caltech).

Gell-Mann leistete schon früh fundamentale Beiträge zur Theorie und Klassifikation stark wechselwirkender Teilchen (Hadronen). 1953 führte er die Quantenzahl "Strangeness" zur Klassifikation der Hadronen ein [2]. Mit Abraham Pais untersuchte er das K-Meson-System (Physical Review Bd.97, 1955, S.1387), eines der Paradebeispiele für ein quantenmechanisches Zweizustands-System.

Aber auch auf anderen Gebieten der Quantenfeldtheorie und Elementarteilchenphysik leistete er wesentliche Beiträge. Zum Beispiel führte er 1954 mit Francis Low die Renormierungsgruppe ein.[3]. In einer weiteren Arbeit mit Low (Physical Review Bd.84, 1951, S.350 "Bound states in quantum field theory") untersuchte er das, was später Bethe-Salpeter-Gleichung genannt wurde. Mit Richard Feynman veröffentlichte er 1958 eine neue Formulierung der schwachen Wechselwirkung ("V-A Theorie") [4].

Mit Keith Brueckner untersuchte er das Vielteilchenproblem des Elektronengases (Physical Review Bd.106, 1957, S.364, 369 "Correlation energy of an electron gas at high density") und mit Marvin Goldberger die allgemeine quantenmechanische Streutheorie (Physical Review Bd.91, 1955, 398 "Formal theory of scattering"). Mit Walter Thirring und Goldberger führte er Dispersionsrelationen ein (Physical Review Bd.95, 1954, S.1612, "Use of causality conditions in quantum theory"). In einer Arbeit mit Levy (Nuovo Cimento Bd.16, 1960, S.705 "The axial vector current in beta decay") untersuchte er das "chiral model" (PCAC ("partially conserved axial vector current"), Goldberger-Treiman Relation). Diese Modelle drücken die "chirale Symmetrie" der starken Wechselwirkung aus und dienten ab den 1960er Jahren als phänomenologische Modelle zu ihrer Beschreibung (Beziehungen zwischen Massen und Kopplungskonstanten usw.).

Gell-Mann und unabhängig von ihm Yuval Ne'eman schlugen 1961 ein phänomenologisches Modell zur Klassifikation der Hadronen vor, das er zunächst entsprechend dem Edlen Achtfachen Pfad im Buddhismus "Eightfold Way" nannte, da die Zahl 8 [5] in dem Modell eine zentrale Rolle spielt. 1964 entwickelten Gell-Mann und unabhängig von ihm George Zweig daraus das Quark-Modell[6] [7]. Damals waren nur 3 Quark-Flavours (up, down, strange) bekannt, heute sind 3 weitere bekannt, die aber eine viel höhere Masse haben und deshalb in den Experimenten der 1960er Jahre keine Rolle spielten. Die zugehörige Symmetriegruppe bei drei Quark-Flavours ist die SU(3) Gruppe und die zu den Pauli-Matrizen analogen häufig verwendeten Generatoren der SU(3) werden Gell-Mann-Matrizen genannt.

In Physics Bd.1, 1964, S.63 ("The symmetry group of vector and axial vector currents") und Physical Review Bd.125, 1962, S.1067 führte er in Zusammenhang mit seinen Arbeiten zum Quark-Modell "current algebras" ein (wörtlich "Algebra der Ströme"), die in den 1960er Jahren sehr populär waren.

1972 führte er mit Harald Fritzsch den Farbfreiheitsgrad (color) der Quarks ein[8], und in einer gemeinsamen Arbeit mit Heinrich Leutwyler wurde die volle Quantenchromodynamik eingeführt.[9]

Ende der 70er und in den 80er Jahren war er u.a. an der Entwicklung von Grand Unified Theories (GUT) beteiligt. Unter anderem untersuchte er mit Pierre Ramond und Slansky die Möglichkeiten der Einbettung der color-Gruppe in GUTs (Reviews of modern physics Bd.50, 1979, S.721) und entwickelte den "Seesaw" Mechanismus zur Massenerzeugung (in van Nieuwenhuizen, Freedman (Hrsg.) "Supergravity" 1979). Außerdem beteiligte er sich an der Entwicklung von supergravity, Kaluza-Klein-Theorien und Stringtheorie. In den 1990er Jahren beteiligte er sich am Ausbau der " decoherent histories" Interpretation der Quantenmechanik.

Seit 1993 ist er unter anderem am Santa Fe Institute, wo er sich mit komplexen adaptiven Systemen und allgemein der Entstehung von komplexen Phänomenen aus einfachen Gesetzen beschäftigt. Er berichtet darüber in seinem populärwissenschaftlichen Buch "Das Quark und der Jaguar".

Gell-Mann ist Mitglied des Committee for the Scientific Investigation of Claims of the Paranormal. 1959 war er erster Träger des Dannie-Heineman-Preises.

Zu seinen Doktoranden zählen Kenneth Wilson, Barton Zwiebach und Sidney Coleman.

Preise

Werke

Siehe auch

Die dritte Kultur

Fussnoten und Quellen

  1. Das ist die richtige Schreibung des Namens, er wurde aber auch häufig als Gellmann zitiert
  2. "Isotopic spin and new unstable particles", Physical Review Bd.92, 1953, 833
  3. "Quantum Electrodynamics at small distances", Physical Review Bd.95, 1954, 1300
  4. "Theory of the Fermi interaction", Physical Review Bd.109, 1958, 193. Diese Theorie wurde auch unabhängig von George Sudarshan und Robert Marshak etwa zur gleichen Zeit entwickelt.
  5. Das entspricht der Anzahl der Teilchen in einer speziellen Darstellung der Symmetriegruppe SU(3) (SU für spezielle unitäre Gruppe), das ist die Gruppe der unitären 3 x 3 Matrizen mit Determinante 1. Baryonen wie Proton, Neutron bestehen aus drei quarks, Mesonen aus zwei (einem quark und einem anti-quark).
  6. "A schematic model of baryons and mesons", Physics Letters B Bd.8, 1964, 214. Der Name wurde von Gell-Mann dem Buch "Finnegans Wake" von James Joyce entnommen ("Three quarks for Muster Mark"), wo es nach Arno Schmidt lautmalerisch einen Möwenschrei nachbildet, der sich auf König Marke reimt. Gell-Mann hat neben linguistischen auch ornithologische Interessen.
  7. Laut Harald Fritzsch, Das absolut Unveränderliche, TB 2007, S. 99, hat J. Joyce das Wort auf der Durchreise auf dem Markt in Freiburg i. Br. gehört, als Marktfrauen ihre Milchprodukte anboten.
  8. "Quarks- developments in the quark theory of hadrons", Acta physica austriaca, Suppl. 9, 1972, S.733; "Light cone current algebra, pi decay and e+ e- annihilation" in Fritzsch, W.Bardeen (Hrsg.) "Scale and conformal symmetry in hadron physics", 1973, S.139; der Farbfreiheitsgrad wurde allerdings schon Mitte der 1960er Jahre von Yoichiro Nambu, Han und Greenberg in Modellen verwendet.
  9. Fritzsch, Gell-Mann, Leutwyler "Advantages of the color octet gluon picture", Physics Letters B 47, 1973, S.365; Fritzsch, Gell-Mann "Current algebra- quarks and what else?", 16.International Conference High energy physics, Cern 1972, Bd.2, S.135
Personendaten
Gell-Mann, Murray
US-amerikanischer Physiker
15. September 1929
New York City