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Themen der Wissenschaft: Die Grundfragen der Kosmologie

Wie entstand die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie? Woraus besteht Dunkle Materie, und was ist Dunkle Energie? Begann unser Universum mit einer Inflation? Solche grundlegenden Fragen der Kosmologie wollen europäische Astronomen bis zum Jahr 2020 beantworten – eine Arbeitsgruppe stellt ihre Empfehlungen vor.
Die zurückliegenden zehn Jahre haben zu enormen Fortschritten in unserem Verständnis der Kosmologie geführt. Wir verfügen nun erstmals über ein Standardmodell, das alle kosmologisch relevanten Beobachtungsbefunde beschreibt. Dieses Modell ist freilich ein sehr merkwürdiges, denn es besagt, dass nur etwa vier Prozent des Inhalts unseres Universums aus normaler Materie bestehen, also aus Atomkernen und Elektronen. Der überwiegende Rest des Universums ist »dunkel« – und besteht aus etwas, das wir mangels besseren Wissens einfach als Dunkle Materie und Dunkle Energie bezeichnen (Abb. 2). Wie so oft in der Wissenschaft werfen die neu gewonnenen Erkenntnisse mehr Fragen auf, als sie beantworten – denn solange wir nicht verstanden haben, was sich hinter den Begriffen »Dunkle Materie « und »Dunkle Energie« physikalisch verbirgt, können wir kaum ein vollständiges Bild unseres Kosmos erwarten.

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Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Spektrum Kompakt – Rätsel der Teilchenphysik

Das Standardmodell sollte das Universum erklären, doch manche Fragen bleiben offen. Um Antworten zu erhalten, werden aufwändige Untersuchungen durchgeführt: zu der Masse von Neutrinos, dem Rätsel der Dunklen Materie und warum sich Materie über Antimaterie durchsetzte.

Sterne und Weltraum – Gravitationswellen – Wie ist der Status bei gemessenen Signalen?

Gravitationswellendetektoren messen seit April 2024 wieder Signale von Schwarzen Löchern – in unserer Titelgeschichte erfahren Sie mehr über die neuen Erkenntnisse zu diesen rätselhaften Objekten. Darüber hinaus zeigen wir Ihnen die Technik der JANUS-Kamera auf der europäischen Raumsonde JUICE, die im Juli 2031 Jupiter und seine Monde detailliert erkunden soll. Wir berichten über die erfolgreiche Probennahme von der Mondrückseite mit der chinesischen Sonde Chang’e 6 und zeigen neue Aufnahmen des Weltraumteleskopes Euclid.

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