Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt und Adam G. Riess

  • 04. October 2011

... erhalten den Nobelpreis für Physik 2011 für die Entdeckung der beschleunigten Expansion des Kosmos durch die Vermessung mittels Supernovae bei hoher Rotverschiebung.

Drei Kosmologen erhalten den Nobelpreis für Physik 2011: Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften zeichnet die US-Amerikaner Saul Perlmutter, Adam Riess und Brian Schmidt für ihre Arbeiten zur beschleunigten Expansion des Universums aus. Der Preis geht zur Hälfte an Perlmutter, die andere Hälfte teilen sich Schmidt und Riess.

Preisträger 2011 – Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt, Adam G. Riess

Abb.: Preisträger 2011 – Saul Perlmutter, Lawrence Berkeley National Laboratory und University of California, Berkeley (l.), Brian P. Schmidt, Australian National University, Weston Creek (r. o.),  Adam G. Riess, Johns Hopkins University und Space Telescope Science Institute, Baltimore. (Bild: nobelprize.org / pro-physik.de)

Die Forscher gehören zwei konkurrierenden Teams an, die sich mit der Vermessung von Supernovae beschäftigen. Im Jahr 1998 ergaben die Analysen zur eigenen Überraschung der Forscher, dass das Universum sich mit zunehmender Geschwindigkeit ausbreitet. Dazu dienten Messungen der Helligkeit und Rotverschiebung weit entfernter Supernovae vom Typ Ia, die Perlmutters „Supernova Cosmology Project“ und die unabhängige Gruppe für „High-z Supernova Search“ um Schmidt und Riess anstellten. Ia-Supernovae sind Weiße Zwerge in einem Doppelsternsystem, die von ihrem Partner über ihre Stabilitätsgrenze hinweg Material aufgebürdet kommen. Sie brechen alle bei der selben Masse unter der Last zusammen und eignen sich deshalb als Standardkerzen, um Entfernungen weit entfernter Galaxien zu messen. Perlmutter und Schmidt hatten für ihre Arbeiten 2007 gemeinsam den Gruber-Preis für Kosmologie erhalten.

Welche Ursache hinter der Beschleunigung der Expansion steckt, ist weiterhin unklar. Die dunkle Energie, die für mehr als 70 Prozent der im Universum insgesamt enthaltenen Energie verantwortlich sein soll, ist eine mögliche, wenn auch strittige Erklärung.

In diesem Hubble-Diagramm sind die scheinbaren Helligkeiten (Magnituden) gegen die Rotverschiebung z aufgetragen

Abb.: In diesem Hubble-Diagramm sind die scheinbaren Helligkeiten (Magnituden) gegen die Rotverschiebung z aufgetragen. Die durchgezogenen Kurven entsprechen den theoretischen Erwartungen für kosmologischen Modellen zu verschiedenen Werten der Parameter. Die Messungen beider Teams (gelb und orange) liegen ab etwa z = 0,3 deutlich im blauen Bereich und weisen somit auf die beschleunigte Expansion des Universums hin (Bild: S. Perlmutter, Physics Today, April 2003, S. 53)

Die dunkle Energie kann als kosmologische Konstante in den Feldgleichung der Allgemeinen Relativitätstheorie beschrieben werden. Einstein hatte sie in seine 1915 fertig gestellte Gravitationstheorie eingefügt, um die Möglichkeit eines statischen Universums zu erhalten. Nachdem die Expansion des Universums durch Edwin Hubble entdeckt worden war, nahm Einstein von der Idee jedoch Abstand. Die Beobachtungen der diesjährigen Nobelpreisträger sorgten allerdings für eine unerwartete Rückkehr dieses Terms in die Kosmologie.

Die Physik der Ausdehung des Universums, die seit bald einem Jahrhundert bekannt und weithin akzeptiert war, hat durch die Entdeckung der beschleunigten Expansion eine überraschende Wendung erfahren. Sie hat gezeigt, dass sich womöglich nur ein Bruchteil der Welt von uns beobachten lässt. Denn dunkle Energie macht zusammen mit der nicht weniger mysteriösen dunklen Materie, die nur durch ihre Gravitation zu fassen ist, 95 Prozent des Universums aus.

Philipp Hummel

OD

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