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Kosmische Ausbrüche als Messlatte

Wie lässt sich die Theorie experimentell belegen?

Bei einer Theorie wie der Schleifen- Quantengravitation, die sich mit den Planck-Skalen von 10 hoch -33 Zentimetern befasst, ist eine experimentelle Überprüfung jedoch schon deshalb schwierig, weil die Objekte so winzig sind. Es ist allerdings nicht so absurd, wie es sich anhört: Wenn die Looptheorie Recht hat, dann ist unsere Vorstellung vom Raum falsch – er ist kein glattes, makelloses Gebilde, sondern ein auf der Planck-Skala strukturierter, sich stets verändernder Kristall.

Und hier könnte ein Experiment ansetzen: Licht durchläuft in unserer Alltagswelt einen Kristall nicht ungestört, sondern wird vielfältig gestreut. Dies führt dazu, dass sich im Kristall die Lichtgeschwindigkeit ändert, und zwar abhängig von der Frequenz des Lichts. Im Experiment spiegelt sich das wider durch Laufzeitunterschiede von Photonen, die den Kristall durchfliegen.

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Laufzeit des Lichts als Hinweis

Ähnliches könnte in der quantisierten Raumzeit-Geometrie der Schleifen-Quantengravitation passieren: Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum wäre dann keine absolute Größe mehr, sondern würde sich im Lauf der Zeit ändern. Je mehr Energie das Photon hat, desto stärker fühlt es die Präsenz der diskreten Strukturen, desto mehr wird seine Ausbreitung gestört – und desto langsamer wird es.

Derartige Laufzeitunterschiede, die sich aufgrund der Gravitationswirkung ergeben, wären aber (selbst wenn sie linear wären) so klein, dass man sie auch bei höchster Messgenauigkeit nicht feststellen könnte – so jedenfalls dachten Physiker lange Zeit. Im Jahr 2001 jedoch zweifelten zum Beispiel Giovanni Amelino-Camelia von der Universität La Sapienza in Rom und John Ellis vom Genfer CERN diese Annahme mit kühnen Spekulationen an.

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Gammastrahlen-Ausbrüche zeigen Laufzeitverschiebung

Der Trick, den sie vorschlagen: Bei dem Experiment „lange genug zu warten“ – und zwar ein bis zehn Milliarden Jahre lang. Doch der Experimentalphysiker muss diese Zeit nicht selbst absitzen, das erledigt das Universum für ihn; es gibt Galaxien, von denen aus das Licht Milliarden von Jahren benötigt, um zur Erde zu gelangen.

Damit die Physiker wissen, wann die unterschiedlichen Lichtwellen von ihrem Startpunkt losgelaufen sind, eignen sich Blitze besonders gut als Messobjekte. Solche kosmischen Blitze, die uns hin und wieder aus Entfernungen von rund zehn Milliarden Lichtjahren erreichen, liefern uns die Gammastrahlenausbrüche, deren astrophysikalische Ursache noch nicht exakt geklärt ist. Wenn sich diese genau genug auflösen lassen, könnte man bei dem ausgestrahlten Licht vielleicht eine Laufzeitverschiebung feststellen, die von der Frequenz abhängt. Nach den Voraussagen der Schleifen-Quantengravitation könnten sie in der Tat im messbaren Bereich liegen.

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Stand: 16.06.2006

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Universum aus brodelnden Schleifen
Erklärt die Looptheorie die Welt?

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Raum wie Frotteestoff
Schleifen brauchen nur vier Dimensionen

Die Legosteine der Looptheorie
Grundstruktur des Raumes als Netzwerk

Rätselkraft Gravitation
Geometrie braucht keine starre Raumzeit

Schleifengebrodel
Klassische Physik hilft bei der Modellierung

Universum ohne Anfang?
Wie Singularitäten „verschwinden“

Der unendlich lange Sturz ins Schwarze Loch
Wie erklärt die Looptheorie diese Singularität?

Kosmische Ausbrüche als Messlatte
Wie lässt sich die Theorie experimentell belegen?

Hoffen auf "Planck"
Neuer Satellit könnte Beweise liefern

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