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. Von 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], ein Paradebeispiel für ein quantenmechanisches Zweizustandssystem.

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 Maurice Lévy^[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 nicht entdeckt werden konnten. 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.

Auszeichnungen (Auswahl)

• 1964 Mitglied der American Academy of Arts and Sciences
• 1968 John J. Carty Award
• 1969 Physik-Nobelpreis
• 2005 Albert-Einstein-Medaille
• 2014 Helmholtz-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 3-492-22296-X (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

• Gell-Mann-Nishijima-Formel

Weblinks

Commons: Murray Gell-Mann – Album mit Bildern, 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
• Literatur von und über Murray Gell-Mann im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Murray Gell-Mann Photo Gallery The Academy of Achievement

Fußnoten und Quellen