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

Astrophysik: Warten auf die Welle

In einem internationalen Forschungsverbund sind Physiker den von Albert Einstein vorhergesagten Schwingungen der Raumzeit auf der Spur. Mit verbesserten Instrumenten hoffen sie jetzt ­darauf, Gravitationswellen endlich direkt nachzuweisen.
Gravitationswellen quer

Kurz vor dem Dorf Ruthe rund 20 Kilometer südlich von Hannover biegt Emil Schreiber in einen Feldweg ein, der auf das Forschungsgelände mit dem Gravitationswellendetektor GEO600 führt. "Rechts in dem Straßengraben verläuft eine der beiden Messstrecken unseres Detektors", erklärt der Doktorand. Angekommen im Bürocontainer holt Schreiber eine Messkurve auf den Computerbildschirm. "Hier sieht man die Erschütterung, die wir gerade eben verursacht haben, als wir mit dem Auto den kleinen Weg entlanggefahren sind." Eigentlich sind die Forscher mit diesem Experiment aber auf der Suche nach Gravitationswellen aus den Tiefen des Weltalls.

Als der geniale Physiker Albert Einstein vor 100 Jahren die allgemeine Relativitätstheorie veröffentlichte, krempelte er unsere Vorstellung vom Kosmos gewaltig um. Bis dahin hatten Raum und Zeit als starr und geometrisch unveränderlich gegolten. Von nun an dachte man sich diese beiden Größen aber zu einem dynamischen und geometrisch verformbaren Raum-Zeit-Gefüge verwoben. Mehr noch: Zwei Massen treten jetzt nicht mehr unmittelbar über die Schwerkraft mit­einander in Wechselwirkung, wie es einst Sir Isaac Newton (1643 – 1727) beschrieb. Vielmehr verformt Materie in ihrer Umgebung die Raumzeit. Gerät ein anderer Körper in die Nähe dieser Raumzeit-"Delle", wird er durch sie abgelenkt und auf eine krumme Bahn gezwungen. Selbst Licht folgt der neuen Geometrie. Und wann immer Materie in der Raumzeit ihren Bewegungszustand, also etwa die Richtung oder Geschwindigkeit ändert, vermag sie diese gar in Schwingungen zu versetzen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Je massereicher und kompakter die Objekte, umso stärker fällt der Effekt aus. Dass solche Gravitationswellen existieren, folgerte Einstein ein Jahr nachdem er die Grundlagen seiner neuen Theorie veröffentlicht hatte. Der Physiker glaubte selbst jedoch nicht daran, dass sich diese Schwingungen der Raumzeit jemals würden aufspüren lassen. ...

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Von der Entropie zur Quantengravitation

Die Verbindung von Schwerkraft und Quanten ist ein zentrales Rätsel der Physik. Die Informationstheorie liefert Antworten – und vielleicht den Schlüssel zur Quantengravitation. Außerdem: Eine Revolution des Bauens? Carbonbeton benötigt im Vergleich zu Stahlbeton nur einen Bruchteil des Materials.

Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Eine Theorie von allem: Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen?

Lassen sich Quantenphysik und Schwerkraft vereinen? In der aktuellen Ausgabe der PMT haben wir Beiträge für Sie zusammengestellt, in denen Forscherinnen und Forscher über die Ergebnisse ihrer Suche nach einer fundamentalen Theorie unserer Welt berichten. Entstanden ist eine erkenntnisreiche Sammlung an Beiträgen über die Quantennatur der Raumzeit, denkbaren Experimenten zum Nachweis von Gravitonen, Schwarzen Löchern, der Theorie der Quantengravitation, teleparalleler Gravitation und vielem mehr. Lesen Sie, welche Fortschritte es in den letzten Jahren gab, die Gesetze der Quantenwelt mit den geometrischen Konzepten von Raum und Zeit zu vereinigen, und welche Hürden dabei noch zu überwinden sind.

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.