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StartseiteForschung aktuellEinstein ohne Ende17.04.2007

Einstein ohne Ende

Sonde stellt Einsteins Gravitationstheorie auf die Probe

<strong>Physik. - Seit Jahrzehnten treibt Physiker die Frage um, ob Einsteins Theorie der Schwerkraft ohne Einschränkungen richtig ist. Klarheit soll der Satellit "Gravity Probe B" bringen. Jetzt liegen erste Ergebnisse des Experimentes vor.</strong>

Von Björn Schwentker

Die Erde erzeugt eine Verzerrung in Raum und Zeit, prognostizierte Albert Einstein. (stanford.edu)
Die Erde erzeugt eine Verzerrung in Raum und Zeit, prognostizierte Albert Einstein. (stanford.edu)
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Vor fast 50 Jahren begannen die Forscher mit der Arbeit an Gravity Probe B. Der Satellit, der im April 2004 in den Weltraum startete, ist der bisher präziseste Test von Albert Einsteins Theorie der Schwerkraft, der allgemeinen Relativitätstheorie. Die Forscher wollen herausfinden, ob es einen winzigen Effekt tatsächlich gibt, den die Theorie vorhersagt: Das so genannte "frame-dragging". Demnach verdreht eine schwere Masse wie die Erde Raum und Zeit in ihrer Umgebung. Francis Everitt, Physiker der US-amerikanischen Stanford-University, erklärt das Phänomen so:

"Stellen Sie sich vor, die Erde wäre von Honig umgeben. Und während sie sich dreht, zieht sie den Honig mit sich. Wenn nun im Honig ein Zeiger eingebettet wäre, würde man erwarten, das auch dieser Zeiger mit herumgezogen würde. Das nennen wir "frame-dragging"."

Den "Zeiger im Honig" haben die Forscher an Bord von Gravity Probe B ins All geschossen: Es ist ein Gyroskop, eine perfekt runde Kugel von der Größe eines Tischtennisballs, die sich 4000 Mal pro Minute um sich selbst dreht. Und zwar immer in dieselbe Richtung. Stimmt Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, müsste sich diese Drehrichtung in einem Jahr um ein winziges Stück ändern - um nur ein Hunderttausendstel Grad. Das zu messen, ist vergleichbar damit, die Dicke eines menschlichen Haares in 15 Kilometern Entfernung zu erkennen. Und doch haben die Forscher das kaum Messbare gemessen, sagte Chefexperimentator Francis Everitt jetzt auf der Jahrestagung der amerikanischen Physiker in Florida:

"Ich denke, wir haben den Effekt mit einer bestimmten Genauigkeit gemessen. Aber wir sehen auch kleine Störungen. Und wenn man versucht, etwas zu sehen, wie ein Haar in 15 Kilometern Entfernung, sollte man sicher sein, alles Störungen unter Kontrolle zu haben."

Einsteins Theorie scheint also richtig zu sein. Doch noch ist die Datenlage nicht eindeutig. Schuld ist das Gyroskop: Der kleine rotierende Tischtennisball machte unerwartet Probleme, sagt Bill Bencze, der als Elektroingenieur bei Gravity Probe B mitarbeitet:

"Nach dem Start ins All fanden wir eine kleine elektrische Ladung auf dem Gyroskop. Andere Ladungen im Gerät üben darum kleine Kräfte auf das Gyroskop aus, und das hat unsere Pläne durchkreuzt. Dadurch scheitert nicht das ganze Projekt, aber es macht die Datenauswertung schwieriger, denn wir müssen den Störeffekt erst verstehen und berechnen können."

Erst im Dezember, so schätzen die Forscher, werden sie sicher sagen können, ob Einstein Recht hatte: Ob die Raumzeit um die Erde minimal verdrillt ist. Wahrscheinlich wird Gravity Probe B die Theorie bestätigen. Dabei sind sich die Physiker eigentlich sicher, dass sie falsch ist, sagt Francis Everitt.

"Wir wissen, dass Einstein nicht auf alles eine Antwort hatte. Seine Gravitationstheorie ist unvereinbar mit anderen Teilen der Physik, etwa der Quantenmechanik, den elektromagnetischen Kräften und den schwachen und starken Kernkräften."

Doch diesen Widerspruch konnte Gravity Probe B nicht klären. Fast 50 Jahre Vorbereitung, drei Jahre im Erdorbit und 760 Millionen Dollar brauchte das Experiment, um einmal mehr zu zeigen, dass Einstein selbst mit extremem Aufwand nicht zu widerlegen ist.

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