Das Rätsel um die Feinstrukturkonstante entwickelt sich zum Physik-Krimi - wissenschaft.de
Anzeige
Anzeige

Astronomie+Physik Technik+Digitales

Das Rätsel um die Feinstrukturkonstante entwickelt sich zum Physik-Krimi

Von einigen wenigen Zahlen hängt das Schicksal des gesamten Universums ab. Eine davon ist die Feinstrukturkonstante, deren Wert für die Stabilität der Atome sorgt. Würde sie sich nur ein wenig ändern, dann gäbe es keine Atome und somit kein Leben im Universum. Experimente mit Atomuhren haben jetzt für diese Konstante eine maximale Änderungsrate von etwa einem Billiardstel (10 hoch minus 15) pro Jahr ergeben. Das meldet das Fachmagazin Nature in seiner Online-Ausgabe.

Das Ergebnis einer französischen Forschergruppe aus Paris und einer amerikanischen Gruppe aus Boulder in Colorado steht in Einklang mit der Entdeckung des etwa zwei Milliarden Jahre alten natürlichen Kernreaktors in Oklo im westafrikanischen Staat Gabun. Aber es widerspricht einem Ergebnis, das Astronomen aufgrund von Messungen am Licht weit entfernter Quasare erhalten hatten.

In der Uranerzmine Oklo war im Jahr 1972 Uran mit einem ungewöhnlich geringen Anteil an spaltbarem Material entdeckt worden. Eine geochemische Analyse ergab, dass dort vor 1,8 Milliarden Jahren „von selbst“ eine Kernreaktion in Gang geraten war. Da die Feinstrukturkonstante in den Gleichungen der Kernphysik eine wichtige Rolle spielt, konnte man schließen, dass sie sich in den letzten 1,8 Milliarden Jahren um nicht mehr als 0,01 Tausendstel Prozent geändert haben kann. Das entspricht einer Änderungsrate von etwa einem Zwanzigstel Billiardstel pro Jahr.

Eine Analyse des Lichts von Quasaren, das vor 11 Milliarden Jahren Staubwolken durchdrang, hatte dagegen ergeben, dass die Feinstrukturkonstante sich seitdem um sieben Millionstel geändert haben muss. Das entspricht einer jährlichen Änderungsrate von sieben Billiardsteln und liegt somit etwa eine Größenordnung über der neuen Obergrenze.

Eine Änderung der Feinstrukturkonstanten würde dem Äquivalenzprinzip aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie widersprechen. Dagegen verlangen einige Varianten der Stringtheorie die Nicht-Konstanz dieser Zahl. Die Stringtheorien versuchen, die Allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantenmechanik in Einklang zu bringen.

Anzeige

Wie sich der Widerspruch um die Änderungsrate der Feinstrukturkonstanten auch auflösen wird, die Lösung wird mindestens eine physikalische Theorie zu Fall bringen und vielleicht das Schicksal der Atome in unserem Universum besiegeln.

Die beiden Forschergruppen haben ihre Ergebnisse in den Physical Review Letters (PRL) veröffentlicht, die französische Gruppe in PRL 90, 150801, die amerikanische in PRL 90, 150802.

Axel Tillemans
Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

op|to|elek|tro|nisch  auch:  op|to|elekt|ro|nisch  〈Adj.; El.〉 die Optoelektronik betreffend, zu ihr gehörig ... mehr

Kom|ple|men|ta|ti|on  〈f. 20; Med.〉 Einfügen eines Gens in eine mutierte Zelle zum Ausgleich von Erbschäden [→ Komplement ... mehr

Ver|bots|irr|tum  〈m. 2u; Rechtsw.〉 Irrtum darüber, ob ein Handeln od. Unterlassen verboten ist od. nicht

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige