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News: Die Zeit vor der Zeit

Was passierte vor dem Urknall? Mit dieser Frage beschäftigte sich der Physiker Martin Bojowald von der Pennsylvania State University in University Park. Bojowald ist ein führender Vertreter der Schleifen-Quantengravitation – einer Theorie, der es eines Tages vielleicht gelingt, die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik zu vereinen und so eine "Theorie von allem" zu werden.
Urknall als ZwischenstadiumLaden...
Bojowald berechnete, wie sich bestimmte Quanteneigenschaften des Kosmos zeitlich entwickeln. Insbesondere interessierte ihn dabei, was passiert, wenn das Universum auf eine minimale Größe zusammenstürzt und sich anschließend infolge eines Urknall-Ereignisses wieder ausdehnt. Der Physiker konnte zeigen, dass bei einem solchen Übergang viele Eigenschaften des Weltalls unwiederbringlich verloren gehen und es hinterher ausgeschlossen ist, irgendwelche Rückschlüsse auf sie zu ziehen. Es ist demzufolge physikalisch unmöglich, die Zeit vor dem Urknall vollständig zu rekonstruieren. "Eine ewige Wiederkehr des Immergleichen wird durch die Vergesslichkeit des Kosmos verhindert", schreibt Bojowald. Seine Forschungsergebnisse wurden auf den Internetseiten des Fachblatts "Nature Physics" veröffentlicht.

Um die Urknall-Theorie gibt es zahlreiche Kontroversen unter den Physikern. Dass es einen Urknall gab, ist weitgehend unumstritten. Die Schwierigkeit besteht jedoch darin, ihn theoretisch zu beschreiben. Die derzeitig gängigen Modelle führen zu einem Anfangszustand, in dem die Temperatur, die Dichte und die Raumkrümmung unendlich hoch sind. Das ist physikalisch unmöglich, weswegen die etablierten Theorien bei der Beschreibung des Ursprungsmoments versagen.

Einen möglichen Ausweg bietet die Schleifen-Quantengravitation. Sie beschreibt, wie ein existierendes Universum kollabieren und anschließend wieder expandieren kann, ohne dass es dabei zu einem physikalisch nicht realisierbaren Zwischenzustand kommt.

Die Schleifen-Quantengravitation gilt neben der Stringtheorie als aussichtsreicher Kandidat für eine große, vereinheitlichende Theorie der Physik. Derzeit leidet die Physik noch an einer Spaltung: Ihre beiden Grundpfeiler, die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik, liegen in fundamentalem Konflikt miteinander, weil sie das Universum auf verschiedene Weise beschreiben. Dieser Widerspruch tritt besonders dann zutage, wenn man sehr starke Schwerkraftwirkungen auf sehr kleinen Längenskalen untersuchen möchte. Extreme Gravitationskräfte traten zum Beispiel beim Urknall auf oder sind in der Umgebung Schwarzer Löcher zu finden.

FS

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