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

Physik: Das kleinste der großen Rätsel

Die kosmologische Konstante gibt an, wie schnell das Weltall expandiert. Leider ist sie viel ­kleiner, als die Quantentheorie vorhersagt - für Physiker eine enorme Herausforderung.
Im Weltall gibt es zig Milliarden Galaxien, wie dieses Bild des Hubble-Weltraumteleskops zeigt.

In jedem bisschen Nichts gibt es etwas. Wenn man an einer beliebigen Stelle des Weltalls – weit abseits von Planeten, Sternen und Galaxien – in immer kleinere Skalen hineinzoomt, würde man naiverweise erwarten, auf reines Vakuum zu stoßen. Aber das stimmt nicht. Wenn man ganz genau hinsähe, stieße man auf ein wildes Durcheinander aus Teilchen, die plötzlich aus dem Nichts auftauchen und kurz darauf wieder verschwinden.

Der Grund: Die Quantenphysik, unsere Theorie des Allerkleinsten, lässt nichts einfach nicht zu. An einem Punkt in Raum und Zeit kann die Energie niemals exakt null sein; es bleibt immer etwas Spielraum. Die Folge sind »virtuelle« Teilchen, die sich die verfügbare Energie borgen. Meist ploppen sie als Paare aus Materie- und Antimaterie-Teilchen auf, die sich rasch wieder gegenseitig auslöschen.

Die virtuellen Partikel lassen das Vakuum gewissermaßen brodeln – sie drücken dabei jeden Flecken des Weltalls auseinander. Diese Aktivität gilt als die wahrscheinlichste Erklärung für das, was Kosmologen Dunkle Energie nennen. Sie umschreiben damit die Beobachtung, dass sich das Weltall immer schneller ausdehnt, und nicht, wie lange vermutet, entweder statisch ist oder mit einer gleich bleibenden Rate expandiert.

Das Problem mit der Vermutung ist, dass es nicht genug Dunkle Energie zu geben scheint …

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Ursprung des Lebens

Ist unsere Erde der einzige Planet, der Leben hervorbrachte? Ist das Entstehen von Leben tatsächlich so selten und ist es nicht eine zwingende Konsequenz, sobald die Voraussetzungen dafür gegeben sind? Wir beleuchten die Entstehung des Lebens auf der Erde und ob sich dieser Vorgang anderswo im Weltraum wiederholen kann. Darüber hinaus informieren wir Sie über das Debakel um Boeings Starliner, das in einem unbemannten Rückflug von der ISS gipfelte. Sie erfahren von einem an der Gaia-Mission beteiligten Insider Details über das bevorstehende Ende der Mission und wir zeigen die erste hochaufgelöste Galaxienkarte des ESA-Teleskops Euclid. Weiter präsentieren wir Ihnen jede Menge astronomische Himmelsereignisse des Jahres 2025 und Sie erhalten den »Astro-Planer 2025«, mit dem Sie keines dieser Beobachtungs-Highlights verpassen.

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.

Sterne und Weltraum – Swing-by – Raumsonde JUICE im Billardspiel mit Mond und Erde

Die europäische Raumsonde JUICE führte ein wichtiges Swing-by-Manöver am Erde-Mond-System durch, um mittels der Schwerkraft zu beschleunigen. Dabei half erstmals auch der Mond mit. Bis 2029 folgen drei weitere Planetenvorbeiflüge, um 2031 dann Jupiter und seine Galileischen Monde zu erreichen. Wir informieren Sie über die Details der Mission. Im zweiten Teil unserer Serie über Observatorien berichten wir über das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird. Ein langjähriger ESO-Mitarbeiter beschreibt uns den Fortschritt des Großprojekts. Das ELT soll ähnliche Durchbrüche wie die Weltraumteleskope Hubble und James Webb ermöglichen. Darüber hinaus beleuchten wir die wissenschaftshistorische Bedeutung der Werke des Philosophen Immanuel Kant, der dieses Jahr 300 Jahre alt geworden wäre, und zeigen in unserem Praxisbericht, wie Sie vom Boden aus mit amateurastronomischen Mitteln Raumstationen am Himmel fotografieren können.

  • Quellen

Carlip, S.: How to hide a cosmological constant. International Journal of Modern Physics D 28, 2019

Kaloper N., Padilla, A.: Vacuum energy sequestering and graviton loops. Physical Review Letters 118, 2017

Schreiben Sie uns!

Beitrag schreiben

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.