Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Welt der Wissenschaft: KOSMOLOGIE: Inflation – der Auftakt zum Urknall

Die Urknalltheorie des frühen Universums wird durch viele Beobachtungen eindrucksvoll bestätigt, steht aber in ihrer ursprünglichen Form im Konflikt mit grundlegenden Kausalitätsprinzipien. Eine dem heißen Urknall vorausgehende Phase beschleunigter Ausdehnung, die Inflation, löst einige Probleme des alten Urknallmodells und liefert eine mögliche Erklärung für den Ursprung der großräumigen Strukturen.
Oft fällt es schwer zu entscheiden, ob eine kosmologische Beobachtung durch physikalische Abläufe zu erklären ist, oder ob sie schlicht als anfängliche Gegebenheit akzeptiert werden muss. Ein Beispiel dafür ist das Alter des Universums. Die derzeit beste Schätzung ergibt ein Alter von 14 Milliarden Jahren. In der Kosmologie ist das irdische Jahr allerdings eine bedeutungslose Zeitspanne. Ausgehend von der Idee eines expandierenden Universums erscheint es natürlicher, die fundamentale Zeiteinheit der Gravitation und Quantenphysik zu verwenden. Dies ist die Planck-Zeit, benannt nach Max Planck (1858 – 1947), einem der Begründer der Quantenphysik. Die plancksche Zeiteinheit ist gerade einmal 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 05 Sekunden lang, festgelegt durch eine Kombination grundlegender Naturkonstanten. So gesehen ist das Alter des Universums eine Zahl mit 61 Stellen vor dem Komma mal der planckschen Zeiteinheit. Es stellt sich also die Frage: Wieso konnte das Universum so alt werden? Eine zweite Beobachtung ähnlicher Natur ist die Gleichförmigkeit des Kosmos. Die modernen Beobachtungen zur Kosmologie zeigen, dass das Universum, wenn man ausreichend große Abstände betrachtet, in jeder beliebigen Richtung gleich aussieht. Diese Gleichförmigkeit wird umso exakter, je größer die betrachteten Abstände werden. Hier lautet die Frage: Wie kam es zu dieser extremen Gleichförmigkeit? Beide Fragen – warum ist das Universum so alt, und warum ist es so ebenmäßig – sind eng miteinander verwandt, da große Unterschiede in der Verteilung von Massen (zum Beispiel von Galaxien heute oder von Elementarteilchen in den ersten Augenblicken nach dem Urknall) zu einem Gravitationskollaps – und damit zu einem schnellen Ende des Universums (oder eines Teils desselben) – geführt hätten. Beide Fragen haben etwas mit den Anfangsbedingungen im sehr frühen Universum zu tun. Wir wollen in diesem Beitrag den Stand der modernen Kosmologie unter dem Gesichtspunkt dieser Fragen darstellen.

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Der Umbau der Chemieindustrie

Täglich entstehen in riesigen Fabriken zahllose Stoffe, die wir in unserem Alltag nutzen – allerdings nur dank fossiler Rohstoffe und eines extrem hohen Energieverbrauchs. In dieser »Woche« geht es um den Umbau der Chemieindustrie hin zur Klimaneutralität. Außerdem: Gibt es sie, die »Zuckersucht«?

Spektrum der Wissenschaft – Leere im Kosmos

Es gibt riesige, Voids genannte, Bereiche im Universum, in denen praktisch keine Materie vorkommt. Ihre ungeheure Leere könnte helfen, einige hartnäckige Rätsel der modernen Kosmologie zu lösen. Außerdem: Viele Menschen haben angeblich einen Mangel an Vitamin D. Studien zeigen, von einer zusätzlichen Vitamin-D-Gabe profitieren wohl deutlich weniger Menschen als gedacht. Mehrere Forschungsgruppen und Unternehmen machen Jagd nach dem Majorana-Quasiteilchen, da dieses Quantencomputer dramatisch verbessern könnte. Wie kann Aufforstung angesichts von Klimawandel und Schädlingsbefall gelingen? Natürliche Erneuerung und andere Baumarten lassen auf einen gesunden Wald hoffen.

Spektrum - Die Woche – Chinas gigantischer Neutrinodetektor geht an den Start

In dieser Ausgabe der »Woche« gehen wir einem der größten Rätsel der Physik nach: der bisher nicht messbaren Masse von Neutrinos. Um der Lösung ein Stück näher zu kommen, wird in China gerade eine riesige neue Forschungsanlage unter der Erde gebaut. Außerdem: Wie konnten Sauropoden so riesig werden?

Schreiben Sie uns!

1 Beitrag anzeigen

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Zuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Zuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmende sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Zuschriften können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.