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Quantengravitation: Ein Stückchen Schwerkraft

Alle Wechselwirkungen sind quantisiert. Alle Wechselwirkungen? Eine unbeugsame Kraft hört nicht auf, den Messungen Widerstand zu leisten. Und das Leben ist nicht leicht für die Physiker, die im Labor überprüfen wollen, ob die Regeln der Quantenwelt auch für die Anziehung zwischen zwei Massen gelten …
Quantengravitation

1935 waren sowohl die Quantenmechanik als auch Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie noch jung. In jenem Jahr untersuchte ein heute wenig bekannter sowjetischer Physiker detailliert die Probleme, die beim Versuch auftauchen, beide Theorien zu vereinen. Der damals 28-jährige Matwei Bronstein war auf der Suche nach einer Quantentheorie der Gravitation, der "möglichen Theorie der Welt als Ganzes". Sie würde Einsteins Beschreibung der Schwerkraft in eben jener Quantensprache neu formulieren, in welcher der ganze Rest der Physik abgefasst ist.

Bronstein fand einen Weg. Er beschrieb die Gravitation mit Hilfe quantisierter Teilchen (heute nennen Physiker solche hypothetischen Objekte Gravitonen). Das gelingt aber nur, wenn die Kraft schwach ist. In der Sprache der allgemeinen Relativitätstheorie heißt das, die Raumzeit ist so wenig gekrümmt, dass sie sich näherungsweise als eben betrachten lässt (die Anwesenheit von Massen verzerrt die vierdimensionale Vereinigung von Raum und Zeit). Bei starker Gravitation sei die Situation ganz anders, schrieb Bronstein: "Es scheint kaum möglich, die Quantentheorie der Gravitation ohne tief greifende Änderungen der klassischen Sichtweisen in diese Bereiche auszuweiten." Seine Worte waren prophetisch. Mehr als 80 Jahre später versuchen die Physiker immer noch zu verstehen, wie sich die Krümmung der Raumzeit auf makroskopischen Skalen aus einem grundlegenderen Bild der Gravitation ergeben könnte. Dabei handelt es sich vermutlich um die tiefgreifendste Frage der Physik. Der stalinistische Staatsterror nahm Bronstein die Chance, weiter daran zu arbeiten. 1938 wurde das auf vielen Gebieten tätige Genie im Zuge der "Großen Säuberung" verhaftet und hingerichtet …

August 2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft August 2018

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  • Quellen

Bose, S. et al.: Spin Entanglement Witness for Quantum Gravity. In: Physical Review Letters 119, 240401, 2017

Marletto, C., Vedral, V.: Gravitationally Induced Entanglement between Two Massive Particles is Sufficient Evidence of Quantum Effects in Gravity. In: Physical Review Letters 119, 240402, 2017