Forschung 23.05.2008, 19:35 Uhr

Die Entstehung des Universums nachgestellt  

Mit dem Large Hadron Collider (LHC) rekonstruieren Forscher am Europäischen Kernforschungszentrum (Cern) in Genf die ersten Augenblicke der Entstehung des Universums.

Ihr Nachweis aber ist nicht unmittelbar möglich, dazu sind sie viel zu winzig. „Wenn Teilchen tatsächlich durch zusätzliche Dimensionen reisen, sollte sich das durch sehr kleine Abweichungen vom Standardmodell bemerkbar machen“, so Bethke. Den winzigen Effekt deckt erst die Statistik auf.

Auf dem Prüfstand steht auch die Vorstellung von der Materie. Von der Quantenphysik bereits auf den einheitlichen Nenner von Wellen gebracht, werden Elementarteilchen in der Welt der kleinsten Dimensionen zu Schwingungen, vorstellbar als vibrierende Saiten, die „strings“. Masse verleiht ihnen eine spontane Umformung des Raumes Milliardstel Sekundenbruchteile nach dem Urknall.

Diese früheste Struktur, die seither das Universum erfüllt, macht erst die Existenz von Materie möglich. Es ist das nach dem britischen Physiker Peter Higgs benannte Higgs-Feld. Ihm entspricht, wegen der Äquivalenz von Energie und Materie, ein Elementarteilchen, das Higgs-Teilchen. Da es erst bei sehr hohen Energien auftritt, ließ es sich bislang nicht nachweisen. Mit dem LHC soll dies nun gelingen.

Noch ist das Szenario von der Weltentstehung ein Modell. „Allerdings ein sehr viel versprechendes, denn es vereinigt drei Grundkräfte bei sehr großen Energien zwanglos zur supersymmetrischen Kraft“, erläuterte Bethke. Genau diese Eigenschaft erwarten die Physiker von einer „Weltformel“. Indem sie alle Naturkräfte auf einen Nenner bringt, erklärt sich die dem Universum innewohnende Ordnung von selbst.

Doch auch die „supersymmetrische“ Darstellung der Naturkräfte ist nur vorläufig. Ihr fehlt noch ein tieferes Verständnis der Schwerkraft. Diese bildete sich zu einem so frühen Zeitpunkt, als das Universum noch in einen Atomkern passte und die Naturkräfte zu einer einzigen Kraft verschmolzen waren. Mit der Ausdehnung und Abkühlung des Raumes zerfiel diese Kraft. Es bildeten sich die bekannten Grundkräfte: Schwerkraft und elektromagnetische Kraft, die schwache Kernkraft, welche für die Erscheinung der Radioaktivität verantwortlich ist, und die starke Kernbindungskraft, die die Teilchen im Atomkern zusammenhält.

Die Idee einer Vereinheitlichung der Naturkräfte aber hakt: Bei extrem kleinen Abständen fallen die Ausprägungen der Kräfte nur beinahe zusammen. Nur wenige Physiker können sich damit abfinden, dass die Natur so knapp am symmetrischen Zustand vorbeilavierte.

Die Lösung winkt mit der Quantenphysik. Sie fordert supersymmetrische Teilchen, die spontane Schwankungen verursachen. Diese schließen die Lücke und bringen so die Stärken der Kräfte exakt zur Deckung. Das LHC soll diese Teilchen finden. SILVIA v.d. WEIDEN

Von Weiden

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