Entdecken Sie in diesem Blogartikel seine einzigartige Geschichte. Er ist eine der Säulen über die Theorie der Elementarteilchen!
Wer ist Alan Guth?
.Alan Guth ist ein theoretischer Physiker und Kosmologe, der vor allem für seine Arbeiten zur Elementarteilchentheorie und zur Anwendbarkeit der Teilchentheorie auf das frühe Universum bekannt ist, insbesondere für die von ihm um 1980 entwickelte Idee der kosmischen Inflation und des inflationären Universums, die Vorstellung, dass das entstehende Universum kurz nach dem Urknall durch eine positive Energiedichte des Vakuums eine Phase der exponentiellen Expansion durchlief.
Alan Harvey Guth wurde am 27. Februar 1947 in der Kleinstadt New Brunswick, New Jersey, USA, in das mittelständische jüdische Ehepaar Hyman und Elaine Guth geboren, die einen kleinen Lebensmittelladen und eine chemische Reinigung besaßen. Seine frühe Kindheit verlief unspektakulär, obwohl er eine starke Begabung für Mathematik zeigte. Nachdem er mehrere öffentliche Schulen besucht hatte, übersprang er sein letztes Schuljahr und schrieb sich für ein fünfjähriges Programm am Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein, unter anderem weil er befürchtete, für den Vietnamkrieg eingezogen zu werden, den er stark ablehnte. Er machte 1969 seinen Bachelor- und Masterabschluss und 1972 seinen Doktortitel.
1971 heiratete er seine Highschool-Liebe Susan Tisch, und sie bekamen zwei Kinder: Lawrence (1977) und Jennifer (1983). Nach seinem Abschluss hatte Guth jedoch Schwierigkeiten, eine feste Anstellung zu finden, was teilweise auf den starken Wettbewerb um Universitätsprofessuren aufgrund des Babybooms zurückzuführen war, und er verbrachte neun Jahre damit, durch das Land zu reisen, um befristete physikbezogene Postdoc-Stellen anzunehmen, unter anderem in Princeton (1971 bis 1974), Columbia (1974 bis 1977), Cornell (1977 bis 1979) und am Linear Accelerator Center in Stanford (1979 bis 1980).
In Princeton konzentrierte er sich zunächst auf die Teilchenphysik, insbesondere auf die Untersuchung von Quarks, den Elementarteilchen, aus denen Protonen und Neutronen bestehen. Seine Forschungen wurden jedoch mit der Entwicklung der Theorie der Quantenchromodynamik obsolet, die ironischerweise genau dort in Princeton ohne Guths Wissen entwickelt wurde und den Quarks eine neue besondere Eigenschaft namens „Farbe“ verlieh.
1974 wandte sich Guth an der Columbia University verstärkt der Kosmologie und Kosmogenese zu, insbesondere den Arbeiten über magnetische Monopole (einpolige Magnete, die ursprünglich durch die Gleichungen von James Clerk Maxwell theoretisch vorhergesagt worden waren, aber noch nicht im realen Universum entdeckt worden waren). Guth schlug vor, dass der Prozess der spontanen Symmetriebrechung im frühen Universum, der von Steven Weinbergs „elektroschwacher Theorie“ beschrieben wurde, sehr kleine Diskontinuitäten mit den Eigenschaften magnetischer Monopole erzeugen könnte.
Er begann seine Theorie der kosmischen Inflation zu entwickeln, als er 1978 an der Cornell University war, wo er nach Lösungen für das „Flachheitsproblem“ des Urknallmodells des Universums und für das von ihm selbst identifizierte Problem der scheinbaren Abwesenheit magnetischer Monopole suchte. Wieder einmal stützte er sich auf Steve Weinbergs frühere Arbeiten, nämlich seine Grand Unified Theory (ein Versuch, die elektromagnetischen, schwachen und starken nuklearen Kräfte zu vereinen).
Guths Lösungsvorschlag für diese Probleme beinhaltet eine sehr kurze, aber sehr schnelle Periode der Unterkühlung während eines verzögerten Phasenübergangs, wodurch ein „falsches Vakuum“ (ein instabiler temporärer Zustand mit der geringstmöglichen Energiedichte) erzeugt wird. Guth entdeckte, dass der Zerfall des falschen Vakuums in der Frühzeit des Universums erstaunliche Ergebnisse hervorbringen konnte, darunter eine schnelle Expansion mit immer höheren Raten, die er kosmische Inflation nannte.
Die durch die Inflation verursachte unglaublich große Ausdehnung des Universums „löste“ sowohl das Platitude-Problem von Robert Dickes als auch das Monopol-Problem von Guth. Sie löste jedoch auch das „Horizontproblem“ der Urknalltheorie (die kürzliche Beobachtung, dass die kosmische Hintergrundstrahlung im gesamten Universum extrem gleichförmig zu sein schien, mit einer Varianz von nahezu null, was paradox war, da zum Zeitpunkt der Entstehung der kosmischen Hintergrundstrahlung nicht genügend Zeit vorhanden gewesen sein sollte, damit ein Ende des Kosmos mit dem anderen Ende in Verbindung gestanden hätte). Nach Guths Inflationstheorie explodierte das Universum jedoch so schnell, dass keine Zeit blieb, die wesentliche Homogenität zu brechen, und das Universum nach der Inflation wäre daher sehr einheitlich gewesen, auch wenn die Teile noch nicht miteinander in Kontakt standen.
Guth legte seine Ideen zur kosmischen Inflation erstmals bei einem Seminar am Stanford Linear Accelerator Center Anfang 1980 dar und wechselte über Nacht von der Sorge um seine Jobaussichten zum Ansturm auf die Angebote. Er kehrte 1980 an das MIT zurück und wurde 1986 Professor für Physik.
Eine Zeit lang fand er jedoch keinen Weg, die Inflation zu beenden (damit sich Sterne und Galaxien bilden können), was oft als das Problem des „gnädigen Ausstiegs“ bezeichnet wird, und er betrachtete seine eigene Theorie aus diesem Grund als gescheitert. Nachdem er jedoch Ende 1981 einen Artikel des russischen Physikers Andrei Linde (der unabhängig an dem Problem gearbeitet hatte) und weitere Arbeiten von Paul Steinhardt (der ebenfalls am Problem des gnädigen Ausgangs gearbeitet hatte) gelesen hatte, begann er, mit diesen anderen Theoretikern Artikel auszutauschen und half sich so gegenseitig bei der Entwicklung der Inflationstheorie, und es gab viele weitere Verbesserungen und Überarbeitungen seit Guths ursprünglichem Modell.
Zuletzt brachte Guth seine Überzeugung zum Ausdruck, dass unser Universum nur eines von unzähligen Universen ist, die als Teil eines Multiversums entstanden sind. Nach dieser Theorie endet die kosmische Inflation nie, sondern dehnt sich mit exponentieller Geschwindigkeit weiter aus, wobei ständig zusätzliche Universen in Form von „Blasen“ innerhalb des Inflationsprozesses entstehen (in gewisser Weise ähnelt diese Theorie der diskreditierten Steady-State-Theorie von Fred Hoyle). Er glaubt, dass der gesamte Kosmos durch Quantenfluktuationen aus dem Nichts erschaffen wurde (was seiner Meinung nach vollkommen mit dem Energieerhaltungssatz vereinbar ist, da der Gesamtwert der Energie gleich Null bleibt) und soll erklärt haben, dass „das Universum die letzte kostenlose Mahlzeit ist“.
Guth hält weiterhin Vorlesungen am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und hat über 60 Fachartikel über die Auswirkungen der kosmischen Inflation und ihre Wechselwirkungen mit der Teilchenphysik verfasst. Er hat zahlreiche Preise und Medaillen gewonnen, darunter die Medaille des International Center for Theoretical Physics und die Eddington-Medaille. Sein Buch „The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins“ aus dem Jahr 1998 wurde zu einem populären Bestseller.
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