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Härtester
Test für Einsteins Theorie
Redaktion
astronews.com
1.
September 2003
Theorien müssen sich in der modernen Wissenschaft immer wieder
experimentellen Tests stellen - besonders wenn es sich um so fundamentale
Modelle handelt wie die Relativitätstheorie von Albert Einstein. An
der Berliner Humboldt-Universität hat ein junger Wissenschaftler nun ein
entsprechendes Experiment mit extremer Genauigkeit wiederholt und
Einsteins Theorie damit dem bislang härtesten Test unterzogen.
Das Herzstück des neuen Michelson-Morley Experiments: Vergoldete
Halterung mit zwei optischen Resonatoren aus Saphir. Foto:
Humboldt-Universität / idw |
Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Ausbreitungsrichtungen stets die
gleiche, unabhängig von der Bewegung der Strahlungsquelle oder des Beobachters.
Diese zentrale Aussage Albert Einsteins spezieller Relativitätstheorie wurde von
der Arbeitsgruppe um Achim Peters, seit Oktober 2002 Juniorprofessor an der
Humboldt-Universität zu Berlin, mit bisher unerreichter Genauigkeit
experimentell bestätigt.
Der erste experimentelle Nachweis dieser Richtungs-Unabhängigkeit wurde 1881
von Albert Michelson am Astro-physikalischen Institut in Potsdam erbracht - in
einem Experiment, das eigentlich die von der damals aktuellen "Äthertheorie"
vorausgesagte Richtungs-Abhängigkeit nachweisen sollte. Heutige
Michelson-Morley-Experimente suchen mit millionenfach gesteigerter
Empfindlichkeit nach sehr viel diffizileren Effekten, wie sie etwa von modernen
Ansätzen für eine Quantentheorie der Gravitation (Stringtheorie) nahe gelegt
werden: Demnach wäre Einsteins Theorie fast vollständig korrekt - aber eben doch
nicht ganz. Durch immer weiter verbesserte Messungen sollte man deshalb
schließlich kleine Abweichungen feststellen können.
Die Gruppe um Achim Peters misst in ihrem Experiment die Laufzeit eines
Lichtstrahles, der zwischen zwei Spiegeln höchster Güte etwa 100 000 Mal hin-
und herreflektiert wird (ein so genannter optischer Resonator). Um eine störende
Änderung des Spiegelabstandes zu vermeiden, werden die Resonatoren aus
Saphirkristallen gefertigt und auf minus 269 Grad Celsius abgekühlt. Man
vergleicht nun zwei senkrecht zueinander angeordnete Resonatoren. Eine
Verletzung der Relativitätstheorie würde sich durch kleine Schwankungen der
Messwerte mit einer Periode von knapp zwölf Stunden bemerkbar machen, da die
ganze Apparatur der Erddrehung unterliegt. Eine solche Schwankung konnte jedoch
nicht nachgewiesen werden.
Interpretiert man dieses Nullresultat in Analogie zu bisherigen
Michelson-Morley Experimenten, so ergibt sich eine dreifache Verbesserung der
Genauigkeit. Auf der Suche nach den oben erwähnten Auswirkungen einer
Quantentheorie der Gravitation erhält man sogar eine hundertfache Verbesserung.
In jedem Fall aber hat Einsteins Theorie zunächst einmal ihren bisher härtesten
Test unbeschadet überstanden.
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