Verändern sich die Naturgesetze?
Eine Beobachtung des Radioteleskops Effelsberg gibt jetzt eine vorläufige Entwarnung: Vor sechs Milliarden Jahren war zumindest das Verhältnis von Proton- zu Elektronenmasse wie heute
Könnte es sein, dass eines fernen Tages Planeten aufhören, ihre Sonnen zu umkreisen, oder dass Atome auseinanderfallen und sich damit sämtliche Materie im Universum einfach auflöst? Ja, es könnte sein, sagen zumindest moderne physikalische Theorien. Nach diesen Theorien ist es möglich, dass sich die physikalischen Naturgesetze mit der Zeit verändern. Doch die Datenlage ist nicht eindeutig. Während einige Forschergruppen in den vergangenen Jahren Hinweise auf sich ändernde Werte bei einigen fundamentalen Naturgrößen gefunden hatten, konnten jetzt Christian Henkel vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn und seine Kollegen mit Hilfe des 100-Meter-Radioteleskops Effelsberg nachweisen, dass eine dieser fundamentalen Größen, nämlich das Verhältnis von Proton- zu Elektronmasse, vor sechs Milliarden Jahren in unserem Universum mit hoher Genauigkeit genau den gleichen Wert hatte wie heute.
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Die fundamentalen physikalischen Naturgesetze bestehen aus mathematischen Gleichungen, die in der Regel Naturkonstanten enthalten. Von diesen Konstanten hängen unter anderem die Stärken der physikalischen Grundkräfte ab – wie beispielsweise die der elektromagnetischen Kraft und der starken Kernkraft, die beide für den Zusammenhalt der Atomkerne verantwortlich sind. Würde sich das Stärkeverhältnis zwischen diesen beiden Kräften verändern, dann würden sich die Eigenschaften der Materie, die uns umgibt und aus der wir selber bestehen, dramatisch ändern oder Atome würden gar ganz aufhören zu existieren.
Aber warum haben diese beiden Kräfte ausgerechnet die Stärke, die die Existenz von Materie, so wie wir sie kennen, ermöglicht? Oder warum hat beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit den Wert 299792,458 Kilometer pro Sekunde? Diese Fragen kann derzeit niemand beantworten. Wir wissen es schlichtweg nicht – was manche Physiker als katastrophale Unzulänglichkeit der derzeitigen physikalischen Theorien betrachten.
Deshalb wird in der Physik an neuen Theorien gearbeitet, wie beispielsweise der Stringtheorie, in der die Grundbausteine der Materie winzige Fäden sind, die durch verschiedene Schwingungszustände die bekannten physikalischen Elementarteilchen erzeugen. In der Stringtheorie gibt es zusätzlich zu den drei Raum- und der einen Zeitdimension bis zu sieben weitere Dimensionen. Diese zusätzlichen Dimensionen nehmen wir nicht wahr, weil sie auf kleinstem Raum "zusammengerollt" sind – zu Kugeln, Zylindern oder weitaus komplexeren Gebilden, die Mathematiker zwar für sieben Dimensionen berechnen können, die wir uns aber kaum vorstellen können.
