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Die Superstringtheorie

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Einstein starb, ohne dass sich die größte Hoffnung seiner letzten 20 Lebensjahre erfüllt hätte: seine eigene Theorie von der Gravitation, auch als Allgemeine Relativitätstheorie bekannt, und die Quantentheorie in Übereinstimmung zu bringen.

Heute, 40 Jahre später, ist dieses Problem einer Lösung greifbar nahe. Und eine solche Lösung wird auch immer dringlicher, denn um die physikalischen Vorgänge zu beschreiben, die sich zeitlich nahe am Urknall abspielten, muss die neue Theorie erklären können, wie sich eine gewaltige Gravitation auf fast unendlich kleinem Raum auswirkt.

Die neue hoffnungsvolle Theorie heißt Superstringtheorie. Hat man sich damals schon über die Relativitätstheorie erzählt, sie sei wegen der zu ihrer exakten Beschreibung erforderlichen Mathematik so kompliziert, dass nur wenige Experten in der Lage wären, sie richtig zu verstehen, so ist für die Superstringtheorie noch ein weit höherer Grad an mathematischer Abstraktion erforderlich. Aber wie bei der Relativitätstheorie lassen sich die Ergebnisse allgemein verständlich beschreiben, obwohl man natürlich auch hier wieder akzeptieren muss, dass sich der oft strapazierte gesunde Menschenverstand dagegen auflehnt. So wie vor tausend Jahren noch die Aussage, die Erde sei eine Kugel, skeptisch aufgenommen wurde, weil man ja auf der anderen Seite herunterfallen müsse, und auch heute noch die meisten Menschen denken, es ist nur Science Fiction, dass in einem schnell fliegenden Raumschiff die Astronauten langsamer altern als die Erdbewohner, so werden die Aussagen der Superstringtheorie noch lange märchenhaft erscheinen, zudem müssen sie auch noch experimentell überprüft werden.

Die drei wichtigsten Erkenntnisse der Superstringtheorie sind:

1. Unser Universum hat min. 11 Dimensionen: Die drei gewohnten Raumdimensionen und eine Zeitdimension, die übrigen sieben Raumdimensionen sind so stark aufgerollt, kompaktifiziert, dass man sie im Alltag nicht bemerkt. So wie ein eng aufgerollter Schlauch aus großer Entfernung wie ein Faden aussieht und eine Dimension "versteckt" hat, so sind in unserer realen Welt sieben Raumdimensionen auf eine Größenordnung von 10exp-33cm geschrumpft, die so genannte Plancklänge, sie sind viel, viel kleiner als das kleinste Elementarteilchen.

2. Könnte man mit einem (tatsächlich unmöglichen) Supermikroskop die Struktur der Materie immer weiter auflösen (heute geht das mit einem Elektronenrastermikroskop nur so weit, dass man einzelne Atome erkennen kann), würde man schließlich (wieder bei etwa 10exp-33cm) vibrierende Fäden sehen, eben die Strings. Sie können schwingen wie eine Gitarrensaite und zwar mit verschiedenen Frequenzen. Je nach Frequenz der Schwingung erscheint makroskopisch ein anderes Elementarteilchen. Die vielen heute bekannten Elementarteilchen, die nicht weiter aus anderen Bestandteilen zusammengesetzt sind, werden jetzt durch verschiedene Schwingungszustände der Strings erklärt.

3. Unser Universum schwebt zusammen mit anderen Universen, so genannten Branen, in einem Hyperraum, so wie etwa ein Stapel hochgeworfener Papierblätter in einem Büro durcheinander flattert. Der Urknall wird als Zusammenstoß zweier Branen erklärt. Auch die rätselhafte Schwarze Energie, die nach heutigen Erkenntnissen unser Universum zu einer immer schnelleren Expansion zwingt, kann nach den Erklärungen der Superstringtheorie aus einem Paralleluniversum kommen. Denn obwohl die Trennung zwischen den Universen ansonsten perfekt und unüberwindlich ist, für die Gravitonen, die die Gravitationskraft so vermitteln wie die Photonen elektromagnetische Erscheinungen, ist es möglich, von einem Universum ins andere zu gelangen. Die Dunkle Materie, aus denen unser Universum zum weitaus größten Teil besteht, könnte sich als Gravitationswirkung aus einem Nachbaruniversum erweisen.

Das sind die spektakulärsten Erklärungen dieser neuen Supertheorie auf einen Blick. Aber für die Physiker und Kosmologen ist es darüber hinaus eine Vereinheitlichung der beiden großen Gebiete der Physik - Relativitätstheorie und Quantenmechanik, nach der Einstein vergeblich gesucht hat.

Autor: silbi
Freier Mitarbeiter

 

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