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Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop

Gammastrahlenmessung bestätigt Einstein

Wenn es einmal eine "alles erklärende Theorie" der Physik geben soll, muss sie die Konzepte von Relativitäts- und Quantentheorie vereinen. Bisher liegen dazu einige umstrittene Ansätze vor. Die Analyse eines Gammablitzes bringt die Theoretiker wenig weiter - gibt aber Albert Einstein recht.

Gammablitz 090510 29.10.2009

Schwammige Struktur bei kleinstem Raum

Die Gravitation ist eine in der Physik vieldiskutierte Kraft, die sich nicht so recht in andere physikalische Theorien einfügen will. In seiner Relativitätstheorie hatte Albert Einstein Raum und Zeit in einer einheitlichen vierdimensionalen Struktur, der Raumzeit, vereinigt, über deren Krümmung sich auch die Schwerkraft zwischen zwei Massen vermittelt.

Um die Gravitation mit den anderen fundamentalen Wechselwirkungen zu versöhnen, gehen viele neue Theorien davon aus, dass diese Raumzeit bei kleinsten Längen von etwa 10 hoch minus 35 Meter, der Planck-Länge, eine schwammige Struktur haben kann.

Strahlt im Vakuum alles gleich schnell?

In Konsequenz würden sich dann beispielsweise hochenergetische Gammastrahlen geringfügig langsamer fortbewegen als niederenergetisches Licht. Dies würde allerdings Einsteins Annahme widersprechen, dass jede elektromagnetische Strahlung - Radiowellen, Infrarotlicht, sichtbares Licht, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung - sich mit der gleichen Geschwindigkeit durch ein Vakuum bewegen.

Dennoch könnte es Effekte geben, die winzige Laufzeitunterschiede zwischen zeitgleich ausgesandten Lichtteilchen auf ihrem langen Weg durch das All bewirken. Diese sogenannten Quantengravitationseffekte haben der Astrophysiker Olaf Reimer von der Universität Innsbruck und seine Kollegen in einer Studie untersucht, die in "Nature" erschienen ist.

Gammastrahlenblitz klärt auf

Gammastrahlen-Ausbruch

NASA

Illustration eines Gammastrahlenblitzes

Anlass dafür bot - wie schon in der zeitgleich erschienen Studie zum "kurzen Blick in die Vergangenheit" - ein "Gamma-ray Burst". Der hochenergetische Gammablitz dauerte für die Beobachter 2,1 Sekunden lang, die Messinstrumente des Fermi-Satelliten konnten zahlreiche Gammastrahlenphotonen einfangen.

Das Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop und andere Satelliten haben am 10. Mai 2009 einen kurzen Gammastrahlenausbruch (GRB 090510) beobachtet, der vermutlich von der Kollision zweier Neutronensterne herrührte. Das Ereignis fand in einer 7,3 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie statt, dabei wurde Materie mit einer Geschwindigkeit von 99,99995 Prozent der Lichtgeschwindigkeit ausgestoßen.

Zwei davon hatten eine deutlich unterschiedliche Energie, sie differierte um das Millionenfache. Und doch kamen die beiden Photonen nach ihrer sieben Milliarden Jahre dauernden Reise mit weniger als einer Sekunde Abstand bei der Erde an.

"Diese Messung widerlegt diejenigen Theorien, welche eine lineare Abhängigkeit zwischen Energie und Lichtgeschwindigkeit vorhersagen", sagt Olaf Reimer. "Mit einer Wahrscheinlichkeit von 100 Millionen Milliarden hatten die beiden Photonen die gleiche Geschwindigkeit“, betont Reimer, "Einsteins Relativitätstheorie bleibt also unangetastet."

science.ORF.at/APA

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