Philip Anderson: das gute und böse Genie des Higgs-Bosons

Jeder Doktorand, der einen Kurs in Quantenfeldtheorie belegt, wird zweifellos etwas über spontane Symmetriebrechung lernen, einen eleganten und allgegenwärtigen Mechanismus in der theoretischen Physik, der bekanntlich die entscheidende Rolle des kürzlich entdeckten Higgs-Bosons in der Elementarteilchenphysik erklärt.

Der Student wird auch – oft ungläubig – zur Kenntnis nehmen, dass nicht ein Hochenergiephysiker, sondern ein Vertreter eines anderen Fachgebiets, der Physik der kondensierten Zustände, namens Philip W. Anderson war der erste, der den Mechanismus klar erklärte.

Vorgeschichte

Eine Notiz, die 2 Jahre vor Peter Higgs und anderen veröffentlicht wurde, die 1964 ihre berühmten Arbeiten über Symmetriebrechung vorstellten. Der Nobelpreis für die Vorhersage des Higgs-Bosons und die Erklärung seiner Rolle bei der Erforschung der Elementarteilchen wurde schließlich 2013 an Higgs und François Englert verliehen, nicht aber an Anderson.

Diese Voraussicht kennzeichnet einen Großteil von Andersons Arbeit in der Festkörper- und Kondensationsphysik, zu der er zahlreiche und vielfältige Beiträge leistete. Anderson starb im Alter von 96 Jahren am 29. März in Princeton, New Jersey.

Er war stets ein aufmerksamer Beobachter nicht nur der Entwicklung seiner verschiedenen Interessengebiete, sondern auch seines eigenen intellektuellen Werdegangs. Er hat dies sogar bemerkt und seine Beobachtungen als verfrüht bezeichnet.

Lokalisierung

Ein immer wiederkehrendes Motiv in Andersons Werk ist die Erforschung neuer entstehender Strukturen. Betrachten wir die Theorie des Elektrons, die der britische Physiker Paul A.M. Dirac 1932 erstmals vorstellte. Dirac schrieb, dass mit dieser Theorie „die Prinzipien, die dem größten Teil der Physik und der gesamten Chemie zugrunde liegen“, festgelegt wurden. Das heißt, dass Diracs Theorie des Elektrons in Verbindung mit einigen Fakten über das Verhalten elektrischer und magnetischer Kräfte im Prinzip ausreicht, um fast die gesamte Chemie zu erklären.

Anderson fragte sich, ob dieses Bild immer zutreffen würde, oder ob auf dem Weg dorthin etwas Radikaleres passieren könnte, da er sich vorstellte, dass das Gitter immer unvollkommener wird.

Er fand heraus, dass ab einem kritischen Grad der Unvollkommenheit die Fähigkeit der Elektronen, Elektrizität zu leiten, nicht nur abnimmt, sondern vollständig verschwindet und die Elektronen durch das ungeordnete Gitter um sie herum fast vollständig immobilisiert werden. Dies wird als Anderson-Lokalisierung bezeichnet.

Indem wir die Unvollkommenheiten des Gitters abstimmen, können wir einen Übergang von metallischem Verhalten zu isolierendem Verhalten herbeiführen! Für diese Forschungen über das Verhalten ungeordneter und magnetischer Systeme erhielt Anderson 1977 zusammen mit Neville Mott und J.H. Van Fleck den Nobelpreis für Physik.

Entstehung und Entwicklung

Obwohl Andersons Einfluss vor allem bei denjenigen zu spüren ist, die sich mit der Physik der kondensierten Materie beschäftigen, ist er in der breiteren Gemeinschaft der Wissenschaftler und Philosophen besser bekannt für einen Artikel mit dem Titel „More is Different“, der 1972 in Science veröffentlicht wurde.

Eine Parade populärwissenschaftlicher Bücher prominenter (Hochenergie-)Physiker, in denen der Erfolg der reduktionistischen Philosophie gepriesen wird: dass es eine Reihe „grundlegender“ Gesetze gibt, und dass, sobald diese herausgefunden sind, alles andere nur noch eine Frage der Berechnung ist. Anderson hingegen hielt diese Idee für weit verbreitet und verderblich, und sie musste aufgegeben werden.