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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Einstein bestätigt: Geschwindigkeit der Schwerkraft bestimmt |
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| | | Mit Hilfe von Teleskopen haben US-Wissenschaftler erstmals die Geschwindigkeit der Schwerkraft gemessen. Sie entspreche - gemäß der Einsteinschen Vorhersage - der Lichtgeschwindigkeit, teilten die Forscher auf einem Fachkongress der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft in Seattle mit. Damit könne einer der letzten nicht vermessenen grundlegenden Konstanten der Physik eine definierte Größe zugeordnet werden. |
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Ed Fomalont vom National Radio Astronomy Observatory in Charlottesville, Virginia, und Sergei Kopeikin von der University of Missouri in Columbia nahmen die epochale Messung mit Hilfe des Planeten Jupiter vor.
Eine Konsequenz daraus: Theorien, die neben den drei Raum- und der einen Zeitdimension zusätzliche Dimensionen postulieren, werden dadurch stark eingeschränkt.
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Die beiden amerikanischen Astronomen präsentierten ihre Ergebnisse im Rahmen des aktuellen Treffens der American Astronomical Society (AAS) in Seattle. |
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 Zum AAS Meeting 2003 |
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Die Evolution der Physik: Von Newton ... |
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Isaac Newton, der Schöpfer der nach ihm benannten Gravitationstheorie, ging davon aus, dass die Schwerkraft "instantan" - ohne zeitliche Verzögerung - wirke. Der Erfolg gab ihm zunächst Recht: Mit Hilfe seiner Theorie war es möglich, die Fallgesetze der irdischen Mechanik und jene der Himmelsmechanik zu vereinen - und aus einer allgemeinen Theorie abzuleiten.
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... zu Einstein |
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Erst Albert Einstein brach mit dieser Auffassung und ging im Rahmen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie davon aus, dass sich die durch das Gravitationsfeld vermittelten Kräfte mit einer endlichen Geschwindigkeit (nämlich jener des Lichtes) ausbreiten würden.
Ein Beispiel hierfür: Angenommen, die Sonne verschwände plötzlich aus dem Zentrum unseres Sonnensystems, so verbliebe die Erde für weitere 8,3 Minuten in ihrer Umlaufbahn.
Erst nach dieser Zeitspanne erreichte die "Botschaft" der fehlenden Gravitation unseren Planeten - worauf sich dieser entlang einer geraden Linie in die Weiten des Weltalls verabschieden würde.
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Bis dato kein Nachweis |
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Zum Glück für die Menschheit ist das ein reines Gedankenexperiment - zum Unglück der Astrophysiker konnte allerdings noch keine direkte experimentelle Bestätigung der Einsteinschen These gefunden werden.
Kopeikin gelang es nun erstmals, dieses klassische Desiderat der modernen Physik zu erfüllen: Er reformulierte die Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie und konnte damit das Gravitationsfeld eines bewegten Körpers anhand von drei Größen beschreiben: der Masse des Körpers, deren Bewegung sowie der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation.
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Seltene Konstellation ermöglicht Messung |
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Eine ungewöhnliche, nur alle zehn Jahre vorkommende Konstellation des Jupiters machte es nun möglich, den Kopeikinschen Gleichungen Leben einzuhauchen:
Dabei konnte das Gravitationsfeld des Planeten im Detail bestimmt werden. Da Masse und Geschwindigkeit des Jupiters allgemein bekannt sind, ließ sich daraus das Ausbreitungstempo der Gravitation bestimmen.
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Messung mit Hilfe von Radioteleskopen
Als der Jupiter im vergangenen September einen hellen Quasar passierte, stellten die Wissenschaftler mit Hilfe des Radio-Observatoriums in Effelsberg in der Eifel und einem Verbund amerikanischer Radioteleskope eine leichte Krümmung in den Radiowellen fest. Diese Krümmung führte zu einer kleinen Veränderung in der Position des Quasars, die wiederum mit der Geschwindigkeit der Schwerkraft zusammenhängt, die vom Jupiter ausging.
Nach Angaben der Forscher nutzten sie neben den amerikanischen Einrichtungen das Effelsberger 100-m-Radioteleskop, da sie für ihre Messungen einen möglichst weit entfernten Messpunkt brauchten. Je weiter die Entfernung zwischen zwei Radioteleskopen ist, desto größer ist die Auflösung. |
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Ergebnis macht Zusatzdimensionen unwahrscheinlich |
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Die Forscher erhielten ein Ergebnis, das etwa 95 Prozent der Lichtgeschwindigkeit entspricht - das allerdings mit einer erheblichen Fehlerrate, sodass noch keine letzte Gewissheit möglich ist. Nach Aussage von Kopeikin und Fomalont habe dieses Resultat vor allem auf jene Theorien Auswirkungen, welche die Existenz zusätzlicher Dimensionen postulieren.
Gemäß einiger dieser theoretischen Konzepte sollte es nämlich möglich sein, dass die Gravitation "Abkürzungen" durch die Extra-Dimensionen nimmt - und somit schneller als das Licht ist, ohne den Prinzipien der Allgemeinen Relativitätstheorie zu widersprechen. Die Ergebnisse der US-Astronomen weisen nun darauf hin, dass das nicht der Fall ist.
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01.01.2010 |
