Wie konstant sind die Naturkonstanten? - wissenschaft.de
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Wie konstant sind die Naturkonstanten?

Diese Frage beschäftigt Physiker, seit Paul Dirac 1937 über eine zeitliche Änderung der Gravitationskonstanten spekulierte. Die Stringtheorie, die die Quantenphysik und die Allgemeine Relativitätstheorie vereinigen soll, erlaubt Naturkonstanten, die sich mit der Zeit verändern. Die Größe dieser Drift ist aber unklar.

Nahrung erhielt das Thema 1999, als Astrophysiker Anzeichen dafür entdeckten, dass die Feinstrukturkonstante in der Frühzeit des Universums einen anderen Wert hatte als heute. Diese Konstante kommt in vielen elektrischen und atomaren Effekten vor. Sie ist dimensionslos, also eine reine Zahl ohne eine SI-Basiseinheit. Extrem genaue Experimente mit unterschiedlich getakteten Atomuhren zeigen, dass die Drift der Feinstrukturkonstante – sofern überhaupt vorhanden – unter 10–16 pro Jahr liegen muss. Das ist ein genauerer Wert, als ihn die Astrophysiker liefern können. Das heißt allerdings nicht, dass deren Messung falsch sei, sagt Ekkehard Peik, Fachbereichsleiter Zeit und Frequenz an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt: „ Ein Labor in Braunschweig ist etwas anderes als interstellare Materie kurz nach dem Urknall.“

Eine weitere interessante, weil dimensionslose Konstante ist das Massenverhältnis von Proton und Elektron. Dies lässt Rückschlüsse auf die starke Kraft zu, die Atomkerne zusammenhält. Auch hier fand man keine Veränderung – ebenso wenig bei der Gravitationskonstante, die sich über die Entfernung Erde–Mond bestimmen lässt. Allerdings sind diese Messungen nicht so genau wie die der Feinstrukturkonstante.

Einen neuen Anlauf wollen Physiker nun mit „Kernuhren“ nehmen. Das Isotop Thorium-229 sendet Licht im optischen Spektralbereich aus – bei einem Übergang im Kern. Das würde Abweichungen der Feinstrukturkonstanten von unter 10–21 pro Jahr sichtbar machen. Noch ist das Experiment nicht geglückt.

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