Schon die antiken Griechen entwickelten die Vorstellung, dass die Vielfalt der Erscheinungen der Welt auf unteilbare Atome zurückzuführen sein könnte, aus deren Kombination die verschiedenen Stoffe unserer Alltagswelt bestehen. Tatsächlich gelang es den Chemikern im 18. und 19. Jahrhundert, sämtliche Stoffe auf 92 verschiedene Atomsorten zurückzuführen. Allerdings stellte sich heraus, dass die Atome nicht wirklich unteilbar sind, sondern aus noch kleineren Bestandteilen bestehen, den

Die Eigenschaften der Elementarteilchen zeigen regelhafte Muster, insbesondere bei ihren elektrischen Ladungen. Wie lassen sich diese Regelhaftigkeiten erklären? 

Es ist uns gelungen, ein Modell zu finden, dass die Regularitäten in den Ladungswerten der Elementarteilchen aus einem inneren Zusammenhang heraus erklären kann. Dieses Modell führt alle Fermionen des Standardmodells auf ein universelles Elementarteilchen zurück.

Elementarteilchen wie das Elektron haben die sonderbare Eigenschaft, dass sie erst nach zwei kompletten Drehungen wieder mit sich identisch sind. Gibt es für dieses Phänomen eine anschauliche Erklärung?

Werner Ahrendt und Tom Becker führen das rätselhafte Phänomen, dass die meisten Elementarteilchen erst bei einer Rotation um 720° wieder mit sich identisch sind, auf die vierdimensionale Gestalt des Universums zurück. 

Die moderne mathematische Beschreibung der Physik stellt Symmetrien in den Mittelpunkt. Physikalische Theorien gelten aufgrund ihrer Symmetrien als schön. Um welche Symmetrien handelt es sich und woher kommen diese?

Alle Elementarteilchen besitzen eine Eigenschaft, die Spin genannt und als Eigendrehimpuls des Teilchens interpretiert wird. In der klassischen Mechanik ist mit jedem Drehimpuls eine Rotationsenergie verbunden. Ist mit dem Spin der Elementarteilchen ebenfalls eine Rotationsenergie verbunden? Falls ja, wie groß ist diese?

Das Prinzip der kleinsten Wirkung, auch Hamiltonsches Prinzip genannt, ist ein Grundprinzip der Theoretischen Physik, aus dem die grundlegenden Bewegungsgesetze in vielen Teilgebieten der Physik hergeleitet werden können. Unser bisheriges physikalisches Wissen gibt jedoch keinen Hinweis, warum dieses Prinzip universell gültig ist.

Theoretische Physiker nutzen das Hamiltonsche Prinzip, wonach die Wirkung stets einen Extremalwert annimmt, zur Herleitung der physikalischen Bewegungsgesetze. Richard Feynman hat dieses Prinzip mit der Pfadintegralmethode auf die Quantenfeldtheorien  übertragen, wonach ein Teilchen alle denkbaren Wege nimmt, wobei jeder Weg mit der jeweiligen Wirkung gewichtet wird und über alle Pfade integriert wird. Doch worauf ist diese fundamentale Rolle der