Die letzten elf Fragen zum Universum

Der Schlüssel zu den Geheimnissen unseres Universums - er liegt in den Händen von Physikern und Astronomen. Dies ist das Fazit eines Berichts des National Research Council der National Academies (USA). Der Bericht benennt elf Fragen, die die Wissenschaft der Quarks mit der des Kosmos verbinden: Sie kreisen um den Ursprung und die Entwicklung des Universums, das Rätsel der dunklen Energie und das Verhalten von Materie unter extremen Bedingungen. Zur Beantwortung der Fragen empfehlen die Autoren gemeinsame Anstrengungen der großen amerikanischen Forschungsorganisationen Nasa, des Departments of Energy (DOE) und der National Science Foundation (NSF).
Wissenschaftliche Erfolge von Astronomen und Physikern haben den Weg frei gemacht, um die wirklich großen Fragen zu beantworten, meint Michael Turner, Vorsitzender der Komission, die den Bericht verfasst hat. Der Bericht listet die Fragen Punkt für Punkt auf:

  1. Wie hat das Universum begonnen ? speziell, was ist die physikalische Ursache der kosmischen Inflation, jener extrem schnellen Ausdehnung zu Beginn des Universums?


  2. Was ist das Wesen der dunklen Energie, die mit ihrer abstoßenden Gravitationswirkung dafür verantwortlich ist, dass sich das Weltall immer schneller ausdehnt, je größer es wird?


  3. Was ist die dunkle Materie - jene unsichtbare Materieform, deren Anziehungskraft zur Bildung der Galaxien und großräumiger Strukturen beigetragen hat?


  4. Lässt sich Einsteins Gravitationstheorie mit Quanteneffekten vereinbaren?


  5. Welche Massen tragen die Neutrinos und wie haben diese die Entwicklung des Alls beeinflusst?


  6. Wie funktionieren kosmische Beschleuniger, die für hochenergetische Teilchen aus dem All verantwortlich sind?


  7. Sind Protonen instabil ? so dass sich das Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie erklären ließe?


  8. Gibt es bei hohen Dichten und Temperaturen neue Materiezustände wie Quark-Gluonen Plasmen?


  9. Gibt es weitere Raum-Zeit-Dimensionen?


  10. Wie entstanden die schwereren Elemente vom Eisen bis zum Uran?


  11. Ist eine neue Theorie der Materie und des Lichts bei hohen Energien erforderlich?



Antworten könne man möglicherweise bereits in den nächsten Jahrzehnten durch astronomische Beobachtungen und physikalische Experimente im Laboratorium finden. Der Bericht nennt eine Reihe von Projekten, mit denen man einer Lösung näher kommen könnte:

In einer unbemannten Weltraummission solle man die Polarisation der Hintergrundstrahlung im Mikrowellenbereich messen und so den Fingerabdruck der kosmischen Inflation identifizieren: Jene subatomaren Schwankungen, die während der kosmischen Inflation auf astronomische Ausmaße aufgeblasen wurden und schließlich die heute beobachtbaren Galaxien und Sternhaufen bildeten.

Der dunklen Energie könne man auf die Spur kommen, indem man den Himmel systematisch kartiere. Hierzu müsste man auf der Erde und im Weltraum Teleskope stationieren, die wie das erdgebundene Large Synoptic Survey Telescope (LSST) einen großen Himmelsabschnitt erfassen können.

Ebenfalls in Weltraummissionen könne man Einsteins Gravitationstheorie testen. Das Komitee empfiehlt hierfür zwei Projekte: das Constellation-X Programm, bei dem mehrere gekoppelte Röntgensatelliten die Umgebung von Schwarzen Löchern beobachten sollen, und die Laser Interferometer Space Antenna (LISA), ein Weltrauminterferometer aus drei Satelliten, das Gravitationswellen aufspüren soll.

In einem unterirdischen Laboratorium zum Schutz vor der kosmischen Strahlung solle man nach der dunklen Materie fahnden und versuchen, die Neutrino-Masse und die Lebensdauer des Protons zu bestimmen. Die Physik unter extremen Bedingungen, wie sie vielfach im All herrschen, könne man mithilfe von Hochenergie-Lasern und ?Beschleunigern sowie Apparaturen zur Erzeugung von Plasmaeinschlüssen studieren. Die hochenergetische kosmische Strahlung werde bereits mit dem Southern Auger Array untersucht - dieses Projekt müsse weiter gefördert werden.

Damit aber ein großer Schritt vorwärts gemacht werden kann, müssten die Grenzen zwischen den Disziplinen Astronomie und Physik und ihren assoziierten Organisationen überschritten werden und - man benötige neue Geldquellen.
Florian Sander


Reload-Capcha neu laden Text der identifiziert werden soll

Bitte geben Sie zusätzlich noch den Sicherheitscode ein!

Rubriken

 


Harte Nuss
Rätsel: Berühmte Entdecker gesucht

 

Der Buchtipp

Ein philosophisch anmutender Roman, in dessen Mittelpunkt die Suche nach einer plötzlich verschwundenen jungen Wissenschaftlerin steht. Die Exaktheit der Wissenschaft steht der Unschärfe der Wirklichkeit gegenüber.

Zu allen Buchtipps


Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der Konradin Mediengruppe