Wissenschaftler sind kurz davor, das Rätsel der Gravitationswellen zu lösen

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 03:51

In der modernen Physik ist die Schwerkraft eines der Haupträtsel. Wir haben kaum gelernt, seine Manifestationen in Form der Schwerkraft zu messen. Aber was ist Gravitation, woher kommt sie, wie wird sie übertragen – die moderne Wissenschaft kann noch keine eindeutige Antwort geben.

Tatsache ist, dass die Schwerkraft eine von vier grundlegenden Wechselwirkungen – Formen der Energieübertragung – und gleichzeitig die schwächste von allen ist. Aber das Hauptproblem liegt woanders.

Von den drei am besten untersuchten Wechselwirkungen ist bekannt, dass sie von Teilchen transportiert werden. Und wenn diese Teilchen für andere Arten von Wechselwirkungen bekannt sind und ihre Existenz experimentell bestätigt wird (direkt oder indirekt, wenn auch mit großen Annahmen), dann ist für die Schwerkraft alles viel komplizierter.

Derzeit ist es nicht möglich, nicht nur die Anwesenheit des sogenannten Gravitons (ein theoretisches Teilchen, das in einigen Konzepten der Physik für die Übertragung der Schwerkraft und die Erzeugung von Gravitationsfeldern verantwortlich ist) zu bestätigen, sondern auch solche Spuren der Schwerkraft, die es ermöglichen würden, die Art seiner Übertragung (oder, sagen wir, des Transports in der Raumzeit) zu bestimmen.

Nach derselben Theorie, die das Vorhandensein von Gravitonen voraussetzt, stellt sich heraus, dass die Schwerkraft in Form von gerichteten quantisierten (dh bestehend aus Teilchen oder "ähnlichen Teilchen" - Energiepaketen mit einem bestimmten Wert) - Wellen übertragen werden sollte - Gravitation Strahlung. Es sollte sich in Form von kolossalen Wellen manifestieren, die von allen großen Weltraumobjekten und Ereignissen - schwarzen Löchern und Galaxienhaufen - bei der Geburt von Supernovae ausgehen. Sie wurden jedoch noch nicht gefunden.

Und am 11. Januar 2016 schrieb der Kosmologe Lawrence Krauss von der University of Arizona auf seinem Twitter: „Meine Vermutungen bezüglich der Entdeckung von LIGO wurden von unabhängigen Quellen bestätigt. In Kontakt bleiben! Gravitationswellen können nachgewiesen werden!"

Das LIGO Gravitational Wave Observatory ist einer der wichtigsten Standorte für das Studium der Schwerkraft und die Suche nach Gravitationswellen. LIGO-Stationen verwenden fortschrittliche Laserinterferometer, um Gravitationswellen zu erkennen. Obwohl Krauss bereits im September 2015 andeutete, dass auf dem LIGO-Detektor Anzeichen von schwer fassbaren Gravitationswellen entdeckt wurden, gab es dafür keine offizielle Bestätigung. Kurz zuvor wurde der Komplex modernisiert und dort das Advanced LIGO-Experiment gestartet, das zum Nachweis von Gravitationswellen führen kann.

Offizielle Stellungnahmen der Observatorien gab es unterdessen nicht (sie werden spätestens im Februar erwartet), Experten halten es daher für zu früh, um sich zu freuen und Gerüchte über eine ungewöhnlich wichtige Entdeckung zu verbreiten. Darüber hinaus erwiesen sich die bisherigen Schlussfolgerungen im Rahmen des BICEP2-Experiments als falsch: Das Signal wurde tatsächlich nicht durch Gravitationswellen, sondern durch Staub verursacht.

Warum wird es benötigt und warum ist es so wichtig? Jede Theorie ist der Anfang der Praxis. Ohne Quantenphysik gäbe es kein GPS, keine Satellitenkommunikation, keine modernen Transistoren und Quantencomputer (und auch keine optischen Kommunikationsleitungen). Eine funktionierende, vollständige Theorie, die die Schwerkraft beschreibt, könnte eine detailliertere Untersuchung des Universums, seiner Gesetze, der Bewegungen von Objekten, Schwarzen Löchern, Dunkler Energie und Dunkler Materie ermöglichen. Und es ist durchaus möglich, grundlegend neue Bewegungsarten im Raum (oder sogar in der Zeit) zu schaffen. Bis dahin stehen uns weder Quantensprünge noch Wurmlöcher noch Überlichtgeschwindigkeiten zur Verfügung.