Murray Gell-Mann

Murray Gell-Mann

Murray Gell-Mann an der Harvard University

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“.

Leben und Werk

Nach dem Schulabschluss 1944 studierte Gell-Mann bis 1948 an der Yale University Physik, 1951 promovierte er am Massachusetts Institute of Technology (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^[3], 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.^[4] In einer weiteren Arbeit mit Low^[5] 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).^[6]

Mit Keith Brueckner untersuchte er das Vielteilchenproblem des Elektronengases^[7] und mit Marvin Leonard Goldberger die allgemeine quantenmechanische Streutheorie.^[8] Mit Walter Thirring und Goldberger führte er Dispersionsrelationen ein.^[9] In einer Arbeit mit Levy^[10] 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 Juval 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^[11] in dem Modell eine zentrale Rolle spielt. 1964 entwickelten Gell-Mann und unabhängig von ihm George Zweig daraus das Quark-Modell.^[12][13] Damals waren nur drei Quark-Flavours (up, down, strange) bekannt, heute sind drei 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 Band 1, 1964, S. 63 (The symmetry group of vector and axial vector currents) und Physical Review Band 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^[14], und in einer gemeinsamen Arbeit mit Heinrich Leutwyler wurde die volle Quantenchromodynamik eingeführt.^[15]

Ende der 1970er und in den 1980er 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^[16] und entwickelte den „Seesaw“-Mechanismus zur Massenerzeugung.^[17] Außerdem beteiligte er sich an der Entwicklung von Supergravitations-, Kaluza-Klein- und Stringtheorie. In den 1990er Jahren beteiligte er sich am Ausbau der „decoherent histories“ Interpretation der Quantenmechanik (mit James Hartle).

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

• 1969 Physik-Nobelpreis
• 9. Juli 2005 in Bern die Albert-Einstein-Medaille

Werke

• Gell-Mann und Ne'eman (Hrsg.): The Eightfold Way. 1964 (Fachbuch zum Eightfold Way)
• Das Quark und der Jaguar. Piper, München 1994, ISBN 349222296X (Populärwissenschaftliches Buch)
• Selected Papers, World Scientific 2010

Literatur

• George Johnson: strange beauty. Murray Gell-Mann and the revolution in twentieth-century physics. Alfred Knopf, New York 1999, ISBN 0-679-43764-9, Review von Glashow im Cern Courier

Siehe auch

Die dritte Kultur

Weblinks

 Commons: Murray Gell-Mann – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

• Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1969 an Murray Gell-Mann (englisch)
• Ausführliche Biografie und Darstellung des wissenschaftlichen Werkes (deutsch)
• Interview in physics web 2003
• Homepage am Santa Fe Institut
• Bibliographie von Gell-Manns homepage
• Preprints von Gell-Mann, u.a. aus dem Jahr 1977 zu GUT und Protonzerfall (der Artikel mit Ramond, Slansky Reviews Modern Physics 1979), sind online hier: [1]
• Literatur von und über Murray Gell-Mann im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Murray Gell-Mann Photo Gallery The Academy of Achievement

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. In: Physical Review. Band 92, 1953, S. 833
3. ↑ Physical Review. Band 97, 1955, S. 1387
4. ↑ Quantum Electrodynamics at small distances. In: Physical Review. Band 95, 1954, S. 1300
5. ↑ Bound states in quantum field theory. In: Physical Review. Band 84, 1951, S. 350
6. ↑ Theory of the Fermi interaction. In: Physical Review. Band 109, 1958, S. 193. Diese Theorie wurde auch unabhängig von George Sudarshan und Robert Marshak etwa zur gleichen Zeit entwickelt.
7. ↑ Correlation energy of an electron gas at high density. In: Physical Review. Band 106, 1957, S. 364, 369
8. ↑ Formal theory of scattering. In: Physical Review. Band 91, 1955, S. 398
9. ↑ Use of causality conditions in quantum theory. In: Physical Review. Band 95, 1954, S. 1612
10. ↑ The axial vector current in beta decay. In: Nuovo Cimento. Band 16, 1960, S. 705
11. ↑ 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 × 3 Matrizen mit Determinante 1. Baryonen wie Proton, Neutron bestehen aus drei Quarks, Mesonen aus zwei (einem Quark und einem Anti-Quark).
12. ↑ A schematic model of baryons and mesons. In: Physics Letters B. Band 8, 1964, S. 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.
13. ↑ Laut Harald Fritzsch: Das absolut Unveränderliche. TB 2007, S. 99, hat James Joyce das Wort auf der Durchreise auf dem Markt in Freiburg im Breisgau gehört, als Marktfrauen ihre Milchprodukte anboten.
14. ↑ Quarks. Developments in the quark theory of hadrons. In: Acta physica austriaca. Suppl. 9, 1972, S. 733; Light cone current algebra, pi decay and e⁺ e^– annihilation. In: Fritzsch und W. Bardeen (Hrsg.): Scale and conformal symmetry in hadron physics. 1973, S. 139; der Farbfreiheitsgrad wurde allerdings schon Mitte der 1960er Jahre von Yōichirō Nambu, Han und Greenberg in Modellen verwendet.
15. ↑ Fritzsch, Gell-Mann und Leutwyler: Advantages of the color octet gluon picture. In: Physics Letters B. Band 47, 1973, S. 365; Fritzsch und Gell-Mann: Current algebra. Quarks and what else?. In: 16. International Conference High energy physics. CERN 1972, Band 2, S. 135
16. ↑ Reviews of modern physics. Band 50, 1979, S. 721
17. ↑ In: van Nieuwenhuizen und Freedman: (Hrsg.): Supergravity. 1979

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