Murray Gell-Mann

Murray Gell-Mann(* 15. September 1929 in New York, NY, USA; † 24. Mai 2019 in Santa Fe, New Mexico) war ein US-amerikanischer Physiker. Er erhielt 1969 den Nobelpreis für Physik „für seine Beiträge und Entdeckungen betreffend der Klassifizierung der Elementarteilchen und deren Wechselwirkungen“.

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.Mit Abraham Pais untersuchte er das K-Meson-System, 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. In einer weiteren Arbeit mit Lowuntersuchte er das, was später Bethe-Salpeter-Gleichung genannt wurde. Mit Richard Feynman veröffentlichte er 1958 eine neue Formulierung der schwachen Wechselwirkung (V-A-Theorie).

Mit Keith Brueckner untersuchte er das Vielteilchenproblem des Elektronengases und mit Marvin Leonard Goldberger die allgemeine quantenmechanische Streutheorie. Mit Walter Thirring und Goldberger führte er Dispersionsrelationen ein. In einer Arbeit mit Maurice Lévy 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 in dem Modell eine zentrale Rolle spielt. 1964 entwickelten Gell-Mann und unabhängig von ihm George Zweig daraus das Quark-Modell. 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, und in einer gemeinsamen Arbeit mit Heinrich Leutwyler wurde die volle Quantenchromodynamik eingeführt.

Ende der 1970er Jahre 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 und entwickelte den „Seesaw“-Mechanismus zur Massenerzeugung.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). Ab 1993 war er unter anderem am Santa Fe Institute, wo er sich mit komplexen adaptiven Systemen und allgemein mit der Entstehung von komplexen Phänomenen aus einfachen Gesetzen beschäftigte. Er berichtete darüber in seinem populärwissenschaftlichen Buch Das Quark und der Jaguar.

Gell-Mann war 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.

Er starb in seinem Zuhause in Santa Fe am 24. Mai 2019 im Alter von 89 Jahren.