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Themen der Wissenschaft: Geheimnisvolle Dunkle Energie

Seit rund zehn Jahren rätseln Teilchen- und Astrophysiker darüber, was die geheimnisvolle Dunkle Energie ist. Sie beschleunigt die Ausdehnung des Universums und bestimmt seine Zukunft. Die Entdeckung ihrer wahren Natur wird unser Weltbild revolutionieren.
Sterne leuchten – genauer gesagt senden sie Licht aus, welches unsere Netzhaut in Sinnesreize umwandeln kann. Die Wechselwirkung der Photonen mit den Teilchen, aus denen wir bestehen, macht dies möglich. Doch das Universum hält mehr bereit, als der Mensch durch bloßes Anschauen erfassen kann. Es scheint nämlich, dass zu allen Sternen und Galaxien unseres Universums noch einmal die fünffache Menge an durchsichtiger Materie hinzukommt (Abb. 1). Da sie nicht leuchtet, bezeichnen die Astronomen sie als Dunkle Materie. Als Entdecker der Dunklen Materie gilt der Astronom Fritz Zwicky (1898 – 1974). Seine Ende der 1920er Jahre mit dem Schmidt-Teleskop am Mount Wilson durchgeführten Untersuchungen der Dynamik von Galaxien ergaben erste Hinweise auf einen erheblichen Anteil an nichtleuchtender Materie. Dabei hatte Zwicky vermutlich nicht durchsichtige, sondern einfach nichtleuchtende normale Materie im Sinn. Heute weiß man aber, dass die von Zwicky geforderte Dunkle Materie in der Tat nur sehr schwach mit gewöhnlicher Materie in Wechselwirkung steht. Ja, gäbe es die Gravitation nicht, so wüssten wir nicht das Geringste von ihrer Existenz. Und während sie diese Zeilen lesen, könnten Sie durch eine Mauer aus Dunkler Materie rasen, Sie würden es nicht merken. Nichtsdestoweniger verrät sich Dunkle Materie durch ihre Anziehungskraft. Man könnte sagen, der Gravitation entgeht nichts.

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Spektrum - Die Woche – Die wilden Kühe von Tschernobyl

In Tschernobyl ist unfreiwillig ein einzigartiges, weitgehend menschenleeres Naturparadies entstanden. Lesen Sie, wie sich das Leben dort über die Jahre erholt hat. Darüber hinaus: Interview zur Rettungsaktion für den Buckelwal und wie funktioniert Quantenphysik in einem sich ausdehnenden Universum?

Spektrum der Wissenschaft – Wie entstand das Universum?: Bekannte Theorien auf dem Prüfstand

Unser Universum könnte aus winzigen Quantenfluktuationen hervorgegangen sein. Doch ein großes Geheimnis bleibt ungelöst: Was brachte den frühen Kosmos dazu, sich rasend schnell auszudehnen? Im zweiten Artikel unseres Titelthemas stellen wir Ihnen weitere Theorien zur Entstehung des Universums vor, die neben der Urknalltheorie diskutiert werden - etwa Big Bounce oder ein Spiegeluniversum. Außerdem tauchen wir tief in das Innere von Zellen ein: Enthält das menschliche Genom Tausende zusätzliche Bauanleitungen für Proteine, die bisher übersehen wurden – und wenn ja, welche Aufgaben erfüllen sie? Daneben berichten wir über eine neu entdeckte Art von Unendlichkeit, die erklären könnte, ob das mathematische Universum chaotisch oder geordnet ist, sowie über Birkenpech, das schon Neandertaler als hervorragenden Heißkleber nutzten.

Spektrum der Wissenschaft – Quanten und Raumzeit - Mit dem Computer zur Quantengravitation

Wie lässt sich die Schwerkraft mit der Quantenphysik vereinen? In »Eine Welt aus Dreiecken« erläutert die Professorin Renate Loll einen Ansatz, der ohne exotische Zutaten auskommt und erstaunliche Vorhersagen liefert: die kausale dynamische Triangulation. Daneben berichten wir, mit welchen Tricks metastasierende Krebszellen in fremden Geweben überleben und wie sie sich vielleicht aufhalten lassen. In der Physik greifen Forschende vermehrt auf KI-Modelle zurück – und die Programme sorgten schon für einige Überraschungen, von Versuchsdesigns über genauere Formeln bis hin zum Aufdecken verborgener Symmetrien. Weitere Themen: wie der Mensch als Selektionsfaktor die Evolution von Tieren beeinflusst sowie die Idee, Chlor als Energiespeicher zu nutzen.

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