Sabrina Pasterski: Die Physikerin, die ihre eigenen Flügel baute

Mit zwölf Jahren begann sie, ein Flugzeug aus einem Bausatz zusammenzubauen. Zwei Jahre später war die Zenith CH 601 XL fertig — mit so wesentlichen Modifikationen, dass sie eine Lufttüchtigkeitszeugnis erforderte — und Sabrina Pasterski flog sie, mit einem zertifizierten Fluglehrer an ihrer Seite, kurz bevor das National Transportation Safety Board nach einer Reihe von Unfällen alle Flugzeuge dieses Modells am Boden hielt. Es ist eine nützliche Einführung in ihr Wesen, denn alles, was seither geschah, folgte dem gleichen Muster: Baue das Ding selbst und finde dann heraus, ob es fliegt.

Das Flugzeug, das sie baute

Pasterski wurde am 3. Juni 1993 in Chicago als Tochter polnischer und kubanischer Eltern geboren. Ihre Eltern, Mark Pasterski und Maria Gonzalez, sind beide Anwälte – was ihre Obsession für die Luftfahrt zu ihrer ganz eigenen macht, obwohl ihr Vater auch Pilot ist und ihr Flugstunden in Kanada arrangierte. Ihr Großvater schenkte ihr zum Geburtstag eine Cessna 150.

Sie schloss 2010 die Illinois Mathematics and Science Academy ab, war Halbfinalistin bei der Internationalen Physik-Olympiade und absolvierte noch während der High School ein Praktikum bei Blue Origin.

Das MIT in drei Jahren

Das MIT setzte sie zunächst auf die Warteliste. Dann bemerkte das Fachgebiet für Luft- und Raumfahrttechnik das Flugzeug, und sie wurde aufgrund dessen zugelassen — eine Zulassungsentscheidung, die sich im Rückblick als eine der offensichtlich korrekten in der Geschichte des Instituts liest.

Sie wechselte zur Physik. Ihr Abschlusszeugnis ist in seiner Dichte fast komisch: die erste Studienanfängerin, die jemals für das operative Januar-Praktikum der NASA nominiert wurde; die erste Empfängerin des Freshman Entrepreneurship Award des MIT; ein Praktikum am Kennedy Space Center der NASA im Jahr 2011; Forschung am Compact Muon Solenoid Experiment am CERN, eine Arbeit, die 2013 mit dem Preis für Hochenergie- und Teilchenphysik der Europäischen Physikalischen Gesellschaft für die MIT-CMS-Gruppe ausgezeichnet wurde. Sie beendete ihr Bachelorstudium in Physik in drei Jahren mit einem Notendurchschnitt von 5,0 als erste Frau seit Jahrzehnten, die als Jahrgangsbeste im Bereich Physik am MIT abschloss, und gewann das Joel Matthew Orloff Stipendium.

Harvard, Strominger und das Gedächtnis der Raumzeit

Sie ging für ihre Promotion mit einem Hertz-Stipendium nach Harvard, arbeitete unter Andrew Strominger und wandte sich dem tiefsten Problem der Physik zu: der Versöhnung der Allgemeinen Relativitätstheorie mit der Quantenmechanik.

Ihre Doktorarbeit mit Strominger und Alexander Zhiboedov brachte ein wirklich neues Ergebnis hervor: die Identifizierung eines bisher unbekannten Gravitationsgedächtniseffekts, der die Symmetrien der Raumzeit mit einem in Gravitationswellen nachweisbaren Spin-Gedächtniseffekt verbindet. "Gedächtnis" ist hier nicht metaphorisch gemeint. Wenn eine Gravitationswelle eine Region durchquert, hinterlässt sie eine dauerhafte Spur — Detektoren werden verschoben und bleiben verschoben, das Universum wurde still und unwiderruflich neu geordnet. Pasterskis Beitrag bestand darin zu zeigen, dass eine weitere, subtilere Klasse solcher Spuren existiert, die mit der Symmetriestruktur der Raumzeit im Unendlichen verbunden ist. Es ist selten, dass ein Doktorand einen neuen Eintrag in das Verzeichnis physikalischer Effekte aufnimmt.

Himmlische Holografie

Von 2019 bis 2022 war sie Postdoktorandin in Princeton, wo sie begann, die himmlische Holografie auszubauen — ein Ansatz, der Streuprozesse in der vierdimensionalen Raumzeit als eine konforme Feldtheorie umformuliert, die auf einer zweidimensionalen Sphäre im Unendlichen lebt, eine hypothetische Holografie des Universums. Ihre Veröffentlichungen zwischen 2016 und 2021 kartieren das Gebiet: himmlische Amplituden, konforme Symmetrie, asymptotische Symmetrien und Soft-Theoreme.

Im Jahr 2021 trat sie dem Perimeter Institute for Theoretical Physics als Gründerin und Hauptforscherin ihrer Celestial Holography Initiative bei. Ein Forschungsprogramm in den Zwanzigern mit der Unterstützung eines Instituts zu gründen, ist das konkrete Maß dafür, wie ernst ihr Fachgebiet sie nimmt — wesentlich aussagekräftiger als jede Zeitschriftenliste.

Das Einstein-Problem

Was uns zu den Zeitschriftenlisten bringt. Scientific American porträtierte sie als "Eine Teenager-Pilotin und angehende Physikerin". Forbes nannte sie 2015 auf ihrer 30 Under 30 in Science Liste und kürte sie 2017 zum 30 Under 30 All Star. Und Ozy.com veröffentlichte die Schlagzeile, die sie seither verfolgt: "Dieser Millennial könnte der neue Einstein sein."

Diese Einordnung ist eher werblich als das Urteil eines akademischen Konsenses, und es ist ein gemischtes Erbe. Berichterstattung dieser Art macht eine arbeitende theoretische Physikerin zu einer Persönlichkeit, lädt zu der Skepsis ein, die immer mit Hype verbunden ist, und setzt eine Messlatte — die von Einstein —, die kein lebender Wissenschaftler erreicht. Ihre tatsächlichen Beiträge liegen, wie die meisten ernsthaften Beiträge, innerhalb einer spezialisierten Gemeinschaft, die die Arbeiten liest.

Warum Sabrina als Genie bezeichnet wird

Das Wort wurde früh mit Pasterski in Verbindung gebracht, und zwar aus einer Mischung von Gründen, von denen nur einige mit ihrem Verstand zu tun haben. Das Flugzeug ist der Ursprung der Legende, und es lohnt sich, präzise darüber zu sein, was es demonstriert: außergewöhnliche Beharrlichkeit, mechanische Kompetenz und Selbstbestimmung bei einer Zwölfjährigen — ein Bausatz, der über zwei Jahre gebaut, so weit modifiziert wurde, dass er eine Zertifizierung benötigte, und dann tatsächlich geflogen wurde. Das ist kein intellektuelles Genie. Es ist Charakter, gepaart mit einer ungewöhnlichen Weigerung zu akzeptieren, dass ein Kind kein Projekt für Erwachsene durchführen kann.

Der intellektuelle Fall ist separat und steht für sich. Als Jahrgangsbeste im Bereich Physik am MIT in drei Jahren mit einem perfekten Durchschnitt abzuschließen, ist ein hartes, vergleichbares Maß gegen die stärkste Kohorte der Welt. Das Gravitationsgedächtnis-Ergebnis mit Strominger und Zhiboedov ist eine originelle Entdeckung in einem Bereich, in dem originelle Entdeckungen selten sind. Und die himmlische Holografie — der Versuch, Quantengravitation durch ihre Verlagerung auf eine Grenzsphäre handhabbar zu machen — ist genau die Art von struktureller Umgestaltung, für die das Wort Genie gedacht ist, da es erfordert, ein bekanntes Problem in einem Koordinatensystem zu sehen, das noch niemand zu verwenden gedacht hatte.

Der Gegenfall muss klar dargelegt werden, weil der Hype ihn einlädt. Kein bedeutender Physiker hat offiziell behauptet, sie sei der neue Einstein; das kam von Ozy.com und wurde von Medien aufgegriffen, die nach einer Geschichte suchten. Ihr Hauptergebnis wurde gemeinsam mit ihrem Doktorvater und einem leitenden Mitarbeiter erzielt. Himmlische Holografie ist eine vielversprechende Forschungsrichtung, keine bestätigte Beschreibung der Natur, und sie mag nicht überleben. Sie hält keinen Nobelpreis, keinen Breakthrough Prize, keine Auszeichnung auf Fields-Niveau; ihre Auszeichnungen sind ein Gruppenpreis der Europäischen Physikalischen Gesellschaft, ein Graduiertenstipendium und zwei Forbes-Listen. Sie ist in diesem Stadium eine ungewöhnlich erfolgreiche junge theoretische Physikerin, die ihr eigenes Programm leitet — was eine beachtliche Sache ist und wesentlich kleiner als die Schlagzeilen.

Vermächtnis

Die Geschichte ist unvollendet, was der Punkt ist. Pasterski ist Anfang dreißig, leitet eine Forschungsinitiative an einem der weltweit ernsthaften theoretischen Physikinstitute und arbeitet an dem Problem — der Verbindung von Gravitation und Quantenmechanik —, das jeden besiegt hat, der es seit einem Jahrhundert versucht hat. Wenn sich herausstellt, dass die himmlische Holografie die Welt beschreibt, wird der Fall für sie in der Physik entschieden sein. Wenn nicht, wird sie immer noch das Flugzeug, den Gedächtniseffekt und eine Bilanz haben, schwierige Dinge vor dem Zeitplan erledigt zu haben.