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StartseiteForschung aktuellAlternative Gravitationstheorien werden salonfähig11.02.2019

Fehlende Dunkle MaterieAlternative Gravitationstheorien werden salonfähig

Früher belächelt, heute ernst genommen: alternative Gravitationstheorien. Im Weltall wurde immer noch keine Dunkle Materie gefunden. Deshalb ziehen jetzt immer mehr Forscher in Erwägung, dass die Anziehungskraft doch anders funktioniert, als von Isaac Newton und Albert Einstein formuliert.

Von Dirk Lorenzen

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Dunkle Materie, aufgenommen vom Hubble Space Teleskop und dem Chandra X-Ray Observatorium. Auf dem Bild sind Sterne zu sehen und eine Art lila-rosafarbenen Nebels. (dpa / picture alliance / Landov)
80 Prozent der Materie im Kosmos soll Dunkle Materie sein, doch bisher konnte sie nicht nachgewiesen werden. (dpa / picture alliance / Landov)
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Beim Blick auf die Galaxien im Weltall sehen die Astronomen, dass irgendetwas nicht stimmt. Allein mit der in den Teleskopen sichtbaren Materie lässt sich nicht erklären, wie sich die gewaltigen Systeme aus Milliarden von Sternen drehen und durch das All laufen. Entweder gibt es neben der leuchtenden auch sehr viel Dunkle Materie – oder die Anziehungskraft, die Gravitation, funktioniert anders als von Isaac Newton und Albert Einstein formuliert. Doch an den Gesetzen dieser Koryphäen wollten die meisten Forscher lange nicht rütteln, erklärt Michael Krämer, Professor für theoretische Physik an der RWTH Aachen:

"Dunkle Materie war bisher immer das Standard-Paradigma und die Suche war bisher erfolglos, muss man klar sagen. Es ist jetzt nicht konklusiv, dass es das nicht gibt. Aber wenn man in einer bestimmten Richtung sucht und nichts findet, dann sollte man auch mal anfangen, nach links und rechts zu schauen, um auch Alternativen im Blick zu haben."

Nicht einmal vage Hinweise auf Dunkle Materie

Mit Dutzenden von Experimenten haben die Physiker weltweit versucht, Teilchen der vermuteten Dunklen Materie aufzuspüren. Doch es gab nicht einmal vage Hinweise auf unentdeckte Partikel, obwohl sie laut Theorie 80 Prozent der Materie im Kosmos ausmachen sollen. Auch bei den Experimenten mit dem LHC-Beschleuniger in Genf blieben die sehnsüchtig erwarteten Spuren der Dunklen Materie aus.

Und so widmen sich nun mehr und mehr Forscher der zweiten Möglichkeit, um die Bewegung der Galaxien im All zu verstehen. Danach stimmt etwas mit der altbekannten Schwerkraft nicht – eine Idee, die der israelische Physiker Mordehai Milgrom vom Weizmann-Institut in Rehovot Anfang der 80er-Jahre aufgebracht hat:

"Ich bin schon lange anderer Ansicht als der "Mainstream" der Wissenschaft. Ich glaube nicht, dass es in Galaxien viel Dunkle Materie gibt. Vielmehr nutzen wir die falsche Physik. Die Bewegung der Galaxien lässt sich ganz einfach erklären, wenn wir die Gravitation etwas verändern, wenn also die Anziehungskraft etwas anders funktioniert als von Newton beschrieben."

Alternatives Modell von Schwerkraft

Mordehai Milgrom hat seine Theorie MOND genannt, Modifizierte Newton‘sche Dynamik. Demnach ändert sich Wirkung der Anziehungskraft zwischen massiven Himmelskörpern etwas, wenn sie sehr schwach ist. In unserem Alltag spielt das keine Rolle, wohl aber am Rande von Galaxien und in den Weiten des Kosmos.

Die MOND-Theorie erklärt in der Tat einige Phänomene besser, als es Modelle mit Dunkler Materie können – dafür hat sie große Schwächen, wenn es um die großräumige Struktur des Kosmos geht. Denn die kann sie bislang nicht erklären: "Ich betone immer, dass wir noch fast ganz am Anfang sind. Es gibt noch immer große Lücken in der Theorie. Wir müssen sie erweitern, um den Kosmos als ganzes zu beschreiben. Ich hoffe, dass jetzt Leute aus anderen Bereichen und mit anderen technischen Fähigkeit bei uns mitmachen und neue Ideen einbringen."

Dunkle Materie ist noch immer das deutlich bevorzugte Modell der meisten Forscher, tausende Wissenschaftler arbeiten an Experimenten zur Suche nach den ominösen Partikeln oder simulieren den Aufbau der Welt mit Hilfe der Dunklen Materie.

Doch die einst bestenfalls belächelten alternativen Gravitationstheorien werden inzwischen zumindest ernst genommen - und im Gegensatz zu früher, finanzieren nun auch Forschungsorganisationen Projekte zur Verbesserung der MOND-Theorien.

Künftige Entwicklungen in der Physik

Michael Krämer blickt mit Freude und Spannung auf die Entwicklung der nächsten Jahre – denn der gegenwärtige relative Stillstand der Physik lässt sich nur mit einem großen Schritt nach vorn beenden: Entweder lassen sich doch noch Teilchen der Dunklen Materie aufspüren – oder es zeigt sich, dass die Gravitation tatsächlich anders wirkt als gedacht:

"Das wäre eine sehr, sehr spannende Form von neuer Physik, denn wenn diese Theorien der modifizierten Gravitation weiter ausgearbeitet werden, plausibel auch kosmologische Dinge erklären, dann wären die als Alternative zur Dunklen Materie auch attraktiv. Und das hat dann indirekten Einfluss auf das, was wir untersuchen in der Teilchenphysik."

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