Integral fordert Physik heraus

Integral Sonde der ESA

Integral Sonde der ESA

Von der ESA Website:

Integral ist ein Satellit der ESA, der am 17. Oktober 2002 gestartet wurde und dessen Mission 2014 enden soll. Integrals Aufgabe ist die galaktische Ebene im Gamma-Strahlen Bereich zu vermessen. Der Name Integral steht für INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory.

Die Beobachtungen, d.h. die Messungen, die Integral lieferte könnten das Bild der Physik nach Einstein verändern.

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Eigenschaften der Gravitation und geht davon aus, dass der Raum glatt (gleichmässig) ist. Dahingegen behauptet die Quantentheorie, der Raum sei nicht glatt, sondern körnig, wie Sand in einer Wüste.

Die moderne Physik versucht nun diese beiden Konzepte, die Allgemeine Relativitätstheorie einerseits und die Quantentheorie andererseits in eine einzige Theorie genannt Quantengravitation zusammenzufassen.

Nach Berechnungen würde die kleinen ‚Körner‘ die Art, wie sich Gammastrahlung durch den Raum bewegt beeinflussen, indem die Körner die Richtung ändern, in der die Gammastrahlen oszillieren – ein Phänomen genannt Polarisation. Danach müssten hoch-energetische Gammastrahlen stärker verdreht werden als niedrig-energetische. Dieser Unterschied in der Polarisation kann dann benutzt werden um die Grösse der Körner zu schätzen.

Gamma Ray Burst aufgenommen von Integrals IBIS Instrument

Gamma Ray Burst aufgenommen von Integrals IBIS Instrument

Die sogenannten Gamma-Ray Bursts (GRB) gehören zu den energiereichsten Explosionen im Universum. Die meisten GRB, so wird angenommen, entstehen, wenn massive Sterne kollabieren und einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch bilden. Dies führt zu einen kurzen (Sekunden oder Minuten) äusserst intensiven GRB, welcher ganze Galaxien überstrahlen kann.

Ein solcher GRB, bezeichnet mit GRB 041219A, fand am 19. Dezember 2004 statt und wurde bezüglich seiner Helligkeit sofort als einer der unter den Top 1% befindlichen erkannt.

Philippe Lauren von CEA Saclay und seine Mitarbeiter werteten nun diese Daten aus und suchten nach einem Unterschied in der Polarisation, fanden aber keine innerhalb der Genauigkeit der Daten.

Einige Theorien gehen davon aus, dass die Quantennatur des Raums sich bei einer Grösse, bekannt als Planck Länge (10-35 m), manifestiere. Das ist unsäglich klein. Zum Vergleich: Ein Millimeter ist 10-3 m.

Die Beobachtungen von Integral sind jedoch noch 10’000 (105) mal genauer und reichen bis 10-48 m (Anm.: Das steht so im Original. Das sind allerdings mehr als 105, das geht eher in Richtung 1013, 10-40 träfe es eher).

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die durch die Körnigkeit des Raums zu erwartenden quantenmechanischen Effekte erst aber einer Länge von 10-48 (od. 10-40) m auftreten.  Das würde die Bedeutung der Planck-Länge sogleich relativieren, wenn nicht sogar eliminieren.

Nun ist es an den Theoretikern daraus Sinn zu machen.

(Quelle: ESA-English)

Wenn die Zahlen so stimmen, wie der Artikel der ESA diese wiedergibt (und da habe ich meine Zweifel, die Grenze der messbaren Länge liegt meines Wissens bei ca. 10-18 m), würde das bedeuten, dass man in der Lage ist, Längen zu messen, die deutlich unter der Planck-Länge liegen.

Das wäre nicht nur eine Sensation für sich genommen, es würde auch die Frage aufwerfen, ob die Planck-Länge wirklich etwas aussagt. Diese wird als Länge betrachtet, bei der “die klassische Auffassung von Gravitation und Raum-Zeit ihre Gültigkeit verlieren und quantenmechanische Effekte dominieren”.

Die Originalarbeit ist auf der Website der Physical Review D gegen Bezahlung zugänglich.

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