Tests mit LIGO könnten Einsteins großes Rätsel lösen

Das Hubble Ultra Deep Field zeigt tausende weit entfernte Galaxien. (NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team)
Das Hubble Ultra Deep Field zeigt tausende weit entfernte Galaxien. (NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team)

Forschern zufolge könnten astronomische Experimente bald eine Theorie überprüfen, die von Albert Einstein vor fast genau einem Jahrhundert entwickelt wurde. Fortgeschrittene Technologie könnte ein lange bestehendes Rätsel darüber lösen, was die beschleunigte Expansion des Universums antreibt. Wissenschaftler haben lange versucht, den Mechanismus hinter der Expansion unseres Universums zu bestimmen. Berechnungen in einer neuen Studie könnten helfen zu erklären, ob die Dunkle Energie dafür verantwortlich ist, so wie von Einstein vorhergesagt, oder ob eine überarbeitete Gravitationstheorie dahintersteckt.

Gravitation erklären
Einsteins Theorie beschreibt die Gravitation als Krümmungen der Raumzeit. Das schließt ein mathematisches Element ein, das als die kosmologische Konstante bezeichnet wird. Einstein führte sie ursprünglich ein, um ein statisches Universum zu erklären, verwarf die Theorie jedoch, nachdem entdeckt wurde, dass unser Universum expandiert. Forschungsarbeiten in den vergangenen beiden Jahrzehnten zeigten, dass sich diese Expansion beschleunigt. Das spricht dafür, dass Einsteins Konstante immer noch eine Rolle bei einer Erklärung der Dunklen Energie spielen könnte.

Gravitationseffekte
Ohne die Dunkle Energie impliziert die Beschleunigung einen Fehler in Einsteins Gravitationstheorie über die größten Entfernungen im Universum hinweg. Wissenschaftler der University of Edinburgh haben festgestellt, dass das Rätsel durch Experimente gelöst werden könnte, welche die Geschwindigkeit der Gravitation im Universum bestimmen.

Prüfung der Theorie
Die Berechnungen der Forscher zeigen, dass Gravitationswellen – Störungen in der Raumzeit des Universums – den Schlüssel dazu enthalten könnten. Wenn festgestellt wird, dass sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, dann würde das Theorien ohne die Dunkle Energie ausschließen. Es würde außerdem Einsteins kosmologische Konstante unterstützen. Wenn sich ihre Geschwindigkeit jedoch von der Lichtgeschwindigkeit unterscheidet, dann müsste Einsteins Theorie neu überprüft werden.

Ein fortgeschrittenes Labor
Das Experiment könnte vom Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in den Vereinigten Staaten durchgeführt werden. Seine beiden Detektoren, 2.000 Meilen voneinander getrennt, registrierten im Jahr 2015 Gravitationswellen. Experimente, die in diesem Jahr an der Einrichtung durchgeführt werden, könnten die Frage rechtzeitig zum 100. Jubiläum von Einsteins Konstante beantworten.

"Unsere Ergebnisse vermitteln einen Eindruck davon, wie dies uns zur Lösung eines der grundlegendsten Probleme der Physik bringen wird", sagte Dr. Lucas Lobriser von der School of Physics and Astronomy an der University of Edinburgh.

Die Studie wurde im Journal Physics Letters B veröffentlicht. Sie wurde vom UK Science Technology Facilities Council, der Swiss National Science Foundation und der Portuguese Foundation of Science and Technology unterstützt.

Quelle

(THK)

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