Können Physiker bald das Knistern im Quantenschaum der Raumzeit hören?

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Nach Auffassung der Physiker müssen nicht nur Elementarteilchen, sondern auch Raum und Zeit den bizarren Gesetzen der Quantenmechanik gehorchen. Der Theorie der Quantengravitation zufolge brechen bei extrem kleinen Längen die uns bekannten Strukturen von Raum und Zeit zusammen. Übrig bleibt eine Art Quantenschaum, in dem Begriffe wie “vorne” und “hinten” oder “Zukunft” und “Vergangenheit” ineinander verschwimmen. Wenn Giovanni Amelino-Camelia von der Universität La Sapienza in Rom Recht hat, stehen die Physiker kurz davor, die Existenz des Quantenschaums experimentell nachzuweisen.

Bereits vor zwei Jahren hatte Amelino-Camelia gezeigt, dass Messgeräte, die eigentlich die Existenz von Gravitationswellen nachweisen sollen, auch das Knistern im Quantenschaum entdecken könnten. Gravitationswellen sind Änderungen in der Struktur der Raumzeit, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Sie werden von beschleunigten Massen erzeugt und entstehen beispielsweise bei Supernova-Explosionen.

Amelino-Camelia zeigte, dass der Quantenschaum sich ab einer gewissen Messempfindlichkeit in diesen so genannten Gravitationswellen-Interferometern als Rauschen bemerkbar machen sollte. Dummerweise sind die Quantengravitationstheorien, von denen es mehrere miteinander konkurrierende gibt, noch nicht so weit ausgefeilt, dass sie diese Empfindlichkeitsschwelle vorhersagen könnten.

Das hat Amelino-Camelia in einer phänomenologischen Beschreibung ? einer Art “Pi-mal-Daumen-Rechnung” ? jetzt selbst erledigt. Sein Ergebnis: Bereits eine Verbesserung der Messempfindlichkeit um nur eine Größenordnung könnte ? abhängig davon, welche Theorie der Quantengravitation richtig ist ? das Knistern im Quantenschaum hörbar machen. Seine Rechnung hat Amelino-Camelia hat in der Fachzeitschrift Nature vorgestellt .

Derzeit befinden sich die Gravitationswellen-Messprojekte VIRGO und LIGO in einer Ausbauphase. Die NASA plant für das Jahr 2008 den Start des Laser-Interferometers LISA. LISA wird aus drei Raumsonden bestehen, die in einem Dreieck mit Seitenabständen von fünf Millionen Kilometern im All positioniert werden sollen.

Axel Tillemans

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