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

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.
Triangulation

"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. ...

Kennen Sie schon …

Spektrum - Die Woche – Ein alter KI-Ansatz für wahre maschinelle Intelligenz?

Wahre maschinelle Intelligenz – Transparenz und feste Regeln zeigen einen Weg, die KI die Fähigkeit geben könnte, logische Schlüsse zu ziehen. Außerdem: Eisen für die Energiewende verbrennen, das Paradoxon fehlender Information im Universum und Schaden Energydrinks dem Gehirn Jugendlicher?

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?

  • 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

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.