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Satellit könnte das Tor zu neuen Dimensionen öffnen

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Auf die Frage wie viele räumliche Dimensionen das Universum hat werden die meisten Menschen mit drei antworten. Aber Anhänger der Superstringtheorie werden entgegen das sich noch mindestens 6 weitere Dimensionen brauchen, damit ihre Rechnungen aufgehen.

Ein Satellit, der 2007 starten soll, könnte die Existenz einer vierten räumlichen Dimension nachweisen und damit fast alle Theorien auf den Kopf stellen (normalerweise geht man nur von drei räumlichen Dimensionen und der Zeit aus).

Dabei ist das Ganze kein leichter Stoff, denn neben einer abstrakten Mathematik setzen diese theoretischen Lösungen auch etwas voraus, das man sich nur schwer vorstellen kann, aber interessante Möglichkeiten bietet, wie der Professor für Theoretische Physik Micho Kaku in seinem Buch „Im Hyperraum - Eine Reise durch Zeittunnel und Paralleluniversen“ verdeutlicht.

Ein bekannter Künstler, dessen Name mir natürlich entfallen ist, hat sich der Thematik einmal angenommen und Bilder darüber gemalt, was ein Mensch 4-dimensional sehen würde, dabei war das Ergebnis, das man z.B. einen menschlichen Kopf von allen Seiten gleichzeitig sehen könnte.

Humorvoll griff diese Thematik auch eine Episode von Star Trek Raumschiff Voyager auf, als es darum ging ein verunglücktes Holodeck Experiment zu beenden und Capt. Janeway darauf hin ihrem Gegenspieler klar machen musste, dass Angreifer aus der „neunten Dimension“ zu bekämpfen sind, dieser äußerste sich darauf hin, das jedes Kind doch weiß, das es nur fünf Dimensionen gibt.

Doch wie dem auch sei, Theorien dieser Art sind sehr schwer nachzuweisen. Das amerikanische Wissenschaftsmagazin New Scientist berichtet nun, dass es eine neue Studie gibt, die Anlass zu der Vermutung äußert, dass diese versteckten Dimension Tausende von kleinen Schwarzen Löchern in unserem Sonnensystem entstehen lassen.

Schwarze Löcher verschiedener Größe, so eine Theorie, sind durch das Zusammenballen von Elementarteilchen innerhalb der ersten Sekunde nach dem Urknall entstanden. Nach Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie sollten die kleinsten dieser Schwarzen Löcher bereits durch den Prozess der Hawking Strahlung verdampft sein.

Nach einigen alternativen Theorien, welche die Gravitation mit der Quantenmechanik zu vereinigen suchen, wie z.B. der erwähnten Superstringtheorie, könnten diese Schwarze Löcher aber immer noch existieren. Der Grund sind die zusätzlichen räumlichen Dimensionen, in denen sich die Gravitationskraft anders verhält.

„Diese zusätzliche räumliche Dimension verändert die Geschwindigkeit, mit der ein Schwarzes Loch strahlt, die Verdampfung verlangsamt sich also deutlich,“ sagt Charles Keeton, ein Physiker an der Rutgers University in New Jersey.

Keeton und sein Kollege Arlie Petters von der Duke University in North Carolina haben die Anzahl der noch existierenden Schwarzen Löcher errechnet und wie sie gefunden werden könnten.

Die Theorie, die sie verwenden, sie nennt sich „Randall-Sundrum braneworld model“ und geht davon aus, dass unser 3-dimensionales Universum in einem größeren Universum mit einer weiteren Dimension existiert.

Ihre Berechnungen basieren auf Schwarzen Löchern, von denen jedes nur die Masse eines kleinen Asteroiden besitzt. Angenommen diese Objekte besitzen ein Prozent der Masse der benachbarten Dunklen Materie - deren Existenz nur durch die Wechselwirkung der Gravitation auf normale Materie erkannt werden kann - dann könnten mehrere Tausend Schwarze Löcher in unserem Sonnensystem existieren. Und nicht nur das: „Die nächstgelegenen sollten sich innerhalb der Umlaufbahn des Pluto befinden,“ sagt Keeton.

Die Forscher glauben, dass diese Schwarzen Löcher, sofern sie denn Existieren, bald entdeckt werden. Ihre Anziehungskraft sollte das Licht in ihrer Nähe krümmen, so dass Licht das eine Seite des Schwarzen Lochs passiert länger unterwegs ist als das Licht auf der anderen Seite des Schwarzen Lochs. Dieser Zeitunterschied ist extrem klein, so dass die einzige Chance es zu messen in Lichtwellen besteht, deren Periode kleiner ist als die durch das Schwarze Loch verursachte Verzögerung.

Das Licht der flüchtigen Gamma Ray Bursts, dem Geburtsschrei eines Schwarzen Loches, dessen Energie leuchtturmartig austritt (Bild), hat genau die richtige Periode für diesen Test.

Das Licht, das auf verschiedenen Wegen das Schwarze Loch passiert, wird anschließend wieder zusammengeführt und zeigt ein Interferenzmuster. „Die Krümmung des Lichts durch das Schwarze Loch bringt das Energiespektrum durcheinander, so dass in einigen Bereichen viele Photonen auftreten und in anderen sehr wenige,“ sagt Keeton.

Mit den aktuellen Teleskopen kann die Theorie nicht getestet werden, erst der NASA Satellit GLAST (Gamma Ray Large Area Space Telescope), dessen Start für August 2007 geplant ist, wird dazu in der Lage sein, indem dieser die Gammastrahlung beobachtet. „Sollten wir das erwartete Signal sehen, dann wäre die nahe liegende Erklärung die Existenz winziger Schwarzer Löcher,“ sagt Keeton.

Durch eine Analyse der Daten könnte die Masse der Schwarzen Löcher ermittelt werden. „Ist diese unterhalb einer bestimmten Grenze, dann können wir daraus schließen, dass es Schwarze Löcher innerhalb der allgemeinen Relativität nicht geben kann, da sie inzwischen verdampft sind,“ sagt Keeton.

„Wir glauben, dass wir eine genaue Vorhersage für eine astronomische Messung machen können, die dann eine Untersuchung der vierten Dimension ermöglichen würde.“

Quelle: New Scientist

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