Alle bekannten Wechselwirkungen lassen sich auf vier Grundkräfte zurückführen. Zum einen werden Elektromagnetismus sowie die starke und schwache Kernkraft durch Eichtheorien beschrieben, in denen die Wechselwirkungen durch ein Spin-1-Boson als Austauschteilchen vermittelt werden: Im Falle der elektromagnetischen Kraft ist dies das Photon. Zum anderen lässt sich die Gravitation als Verallgemeinerung davon auffassen mit einem Spin-2-Austauschteilchen, dem Graviton. Könnte es theoretisch weitere Verallgemeinerungen mit Austauschteilchen höheren Spins geben? Dies ist nicht abschließend geklärt, auch wenn man schon weiß, dass solche “Higher-Spin”-Theorien recht exotische Eigenschaften haben müssten.
Dennoch sind sie von großem theoretischen Interesse. Die quantenmechanische Beschreibung der Einsteinschen Gravitation ist ein noch immer ungelöstes Problem - Erweiterungen und Verallgemeinerungen haben womöglich bessere Quanteneigenschaften. Die “Higher-Spin”-Erweiterung stellt - neben Supergravitation und Stringtheorie - eine solche Möglichkeit dar.
Stefan Fredenhagen und Olaf Krüger von der Universität Wien haben in Zusammenarbeit mit Karapet Mkrtchyan vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam derartige Theorien in einer einfacheren zweidimensionalen Welt untersucht. Dort hat sich gezeigt, dass die hohe Eichsymmetrie eine “Higher-Spin”-Theorie stark einschränkt: In einer Störungsentwicklung der Wirkung sind sämtliche Wechselwirkungen allein durch den kubischen Term festgelegt.
Die Ergebnisse könnten helfen, die Wirkung einer mit Materie wechselwirkenden “Higher-Spin”-Theorie zu bestimmen - eine Grundvoraussetzung, wenn man Quantenaspekte dieser Theorien verstehen möchte.
