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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Die Herausforderung der Raumzeit |
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| | | Einsteins Relativitätstheorie beschreibt die Krümmung des Raums durch die Gravitation - eine der wesentlichen Eigenschaften des Universums. Der bislang unterschätzte Einfluss der im All vorhandenen Magnetfelder auf die Raumzeit könnte unsere Vorstellung von der Beschaffenheit des Universums grundlegend verändern. |
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Christos Tsagas, von der Universität Portsmouth, England, erklärt in der aktuellen Ausgabe des "Physical Review Letters", wie der im Universum vorhandene Magnetismus die Krümmung des Raumes teilweise wieder 'abflacht'. Die Linien des Magnetfeldes - unsichtbare Kraftlinien, durch Eisenspäne an Magneten beobachtbar - arbeiten direkt der Krümmung der Raumzeit entgegen.
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Raumzeit
Unsere Welt ist vierdimensional, das heißt, wir brauchen vier Angaben, um irgendein Ereignis zu bestimmen. Ein Ereignis ist dabei etwas zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort. Seit Einstein können wir nur von der "einen Raumzeit" sprechen. Raum und Zeit gehören zusammen. Es hängt von unserem Standort (Raum) ab, wie viel Zeit für uns vergeht. Zeit und Raum hängen immer vom Betrachter ab, sind also relativ. |
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Bislang als unbedeutend abgetan |
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Es scheint überraschend, dass der Großteil der internationalen Physikergemeinde diesem fundamentalen Aspekt bislang sowenig Achtung schenkte. Die meisten Physiker gingen bisher davon aus, dass Magnetismus eine zu schwache Kraft darstellt, um die Krümmung der Raumzeit nachhaltig zu beeinflussen.
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Abweichung je nach Dichte |
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Die Gravitationswellen der Sonne verzerren die Raumzeit nur schwach, aber stark genug, um einen Lichtstrahl in einem kleinen Winkel zu krümmen. Astronomische Objekte mit mehr Masse und Dichte wie Neutronensterne oder Schwarze Löcher verursachen dagegen größere Verzerrungen.
Insbesondere Schwarze Löcher verursachen durch ihre Dichtekonzentration an Masse eine derart große Verzerrung der Raumzeit , dass Licht, von einem schwarzen Loch einmal geschluckt, für immer verloren bleibt.
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Gravitation und Raumzeit
Einstein definierte die Gravitation als eine Folge der Raumzeit-Krümmung. Gravitation - die Anziehung, die Körper aufeinander ausüben - ist keine Kraft, sondern eine Eigenschaft der Geometrie des Raums. Je mehr Masse im Raum vorhanden ist, umso stärker krümmt er sich. Ohne den Einfluss der Gravitation würde ein Körper sich auf geradlinigen Bahnen bewegen, so aber wird er gezwungen, gekrümmten Bahnen zu folgen. Die Krümmung von Raum und Zeit ist davon abhängig, in welcher Weise in ihm Kräfte wirken oder sich Körper bewegen. Andererseits beeinflusst die Struktur der Raumzeit die Bewegung von Körpern wie das Wirken von Kräften. Es existiert also eine wechselseitige Beeinflussung von Raumzeit und darin befindlichen Körpern. |
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Voll von Magnetismus |
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Das Weltall ist voll von magnetischen Feldlinien. Die Erde und unsere Sonne besitzen ebenso magnetische Feldlinien, wie es Neutronensternen und ganzen Galaxien zu eigen ist. Bis jetzt wurde die Relativitätstheorie Einsteins nicht ernsthaft mit den Effekten jener magnetischen Feldlinien in Verbindung gebracht und deren Einfluss auf die Struktur der Raumzeit untersucht.
Laut Tsagas sind die magnetischen Feldlinien direkt mit der Raumzeit verwoben, sozusagen "ein wesentlicher Bestandteil der Raumzeit-Maschinerie".
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Magnetische Feldlinien und Magnetismus
Sammelbegriff für alle Erscheinungen des magnetischen Feldes und seiner Wirkung auf die Materie. Ein Magnetfeld entsteht in der Umgebung von Dauermagneten oder jeder bewegten elektrischen Ladung. Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. Wird eine Glasplatte auf einen Stabmagneten gelegt und auf die Glasplatte Eisenspäne gestreut, so richten sich die Späne bogenförmig aus. Diese Bögen werden als magnetische Feldlinien des Magneten bezeichnet. Der Raum um einen Magneten, in dem magnetische Kräfte wirken, nennt man magnetisches Feld. |
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Wachstum des jungen Universums überdenken? |
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Für Tsagas hat dieser Einfluss des Magnetismus auf die Raumzeit Auswirkungen darauf, wie schnell sich tatsächlich das frühe Universum ausgedehnt hat. Viele Kosmologen favorisieren die Idee, dass kurz nach dem Urknall durch die starke Krümmung der Raumzeit das Universum mit extrem hoher Geschwindigkeit wuchs. Wenn der damalige Raum aber von starken magnetischen Feldlinien durchzogen war, so kann ein deart schnelles Wachstum nicht möglich gewesen sein, argumentiert der Physiker.
Magnetische Feldlinien haben nach der neuen Arbeit von Tsagas aber auch einen Einfluss auf die Struktur der Gravitation selbst. Wenn Gravitationswellen eine magnetische Region des Universums durchqueren, so könnten diese durch die 'Verflachung' der Raumzeit eliminiert werden. Denn starker Magnetismus würde die Krümmung der Raumzeit in jenen Regionen nivellieren, meint der Physiker .
(red)
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Tsagas, C. G. Magnetic tension and the geometry of the Universe. Physical Review Letters 86, 5421-5424 (2001; kostenpflichtig)
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Mehr über die letzten Geheimnisse des Universums auf science.orf.at:
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01.01.2010 |
