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Titelthema: Physik: Die Quantengravitation auf dem Weg zur Wissenschaft

Wie funktioniert die Schwerkraft auf Quantenebene? Lange war diese Frage eher ein mathematisches Problem als ein physikalisches, denn kaum eine Theorie schien überprüfbar. Doch dank hochpräziser Experimente und neuer Beobachtungs­methoden könnten sich demnächst verschiedene Effekte messen lassen.
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"Ein Physiker ist jemand, der Probleme löst, von denen du nichts wusstest, mit Methoden, die du nicht verstehst." Der Spruch steht auf einem T-Shirt, das mir meine Mutter einmal zum Geburtstag geschenkt hat. Ich trage es gelegentlich, wenn ich meinen Bruder ärgern will; er ist Ingenieur.

Dabei trifft die Aussage eigentlich eher einen wunden Punkt der modernen Physik: Dort sind viele Probleme weit entfernt vom täglichen Leben. Hinter offenen Fragen verbirgt sich oft nur ästhetisches Unbehagen, sozusagen mangelnde Eleganz.

Da sind zum Beispiel die Massen der Elementarteilchen im Standardmodell der Teilchenphysik – eine Reihe von Zahlen, die Forscher gemessen haben, aber nicht erklären können. Vielleicht gibt es eine solche Erklärung, vielleicht auch nicht. Das ist ein ästhetisches Problem, denn das Modell funktioniert ausgezeichnet. Oder die kosmologische Kon­stante in der allgemeinen Relativitätstheorie, die dazu führt, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Für die Beobachtung dieses Phänomens gab es 2011 einen Nobelpreis. Doch wieso hat diese Konstante gerade diesen Wert und nicht irgendeinen anderen? Und wieso hat sie überhaupt einen, und ist nicht null, wie lange vermutet wurde? Auch das ist ein Problem, das wir uns selbst gemacht haben – man könnte ja einfach damit zufrieden sein, dass die so erweiterten Formeln den Kosmos nun gut beschreiben. ...

August 2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft August 2016

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  • Quellen

Hossenfelder, S.: Minimal Length Scale Scenarios for Quantum Gravity. In: Living Reviews in Relativity 16, 2013

Hossenfelder, S.: Phenomenology of Space-Time Imperfection. II. Local Defects. In: Physical Review D 88, 2013

Schmöle, J. et al.: A Micromechanical Proof-of-Principle Experiment for Measuring the Gravitational Force of Milligram Masses. In: arXiv:1602.07539, 2016