Herausforderung für die Quantengravitation

  • 04. July 2011

GRB-Beobachtung deutet auf eine "feinsandige" Raumzeit hin.

Der europäische Gammstrahlensatellit Integral beobachtete im Dezember 2004 einen besonders hellen Gammablitz. Anhand der Polarisation der energiereichen Photonen konnten Forscher um Philippe Laurent vom CEA Saclay berechnen, dass die Körnung der Raumzeit wesentlich feiner sein muss, als bisher angenommen.

Illustration eines Gammastrahlenausbruchs, wei vom IBIS-Insturment auf dem Satelliten Integral beobachtet

Abb.: Illustration eines Gammastrahlenausbruchs, beobachtet mit dem IBIS-Insturment auf dem Satelliten Integral. (Bild: ESA/SPI Team/ECF)

Einstein nahm in seiner Relativitätstheorie das Raumzeitgefüge als glatt und kontinuierlich an, Quantentheorien der Schwerkraft beschreiben es dagegen als körnig, wie einen Strand, der aus feinen Sandkörnern besteht. Solche Körnchen beeinflussen jedoch die Polarisation energiereicher Strahlung. Der extrem helle Gammastrahlenausbruch GRB 041219A in einer Entfernung von rund 300 Millionen Lichtjahren gab den Forschern eine ausreichende Statistik an die Hand, um die energieabhängige Rotation der Polarisationsrichtung zu untersuchen.

In den Daten des IBIS Instruments fanden die Wissenschaftler keinerlei Hinweis auf eine unterschiedliche Polarisation bei verschiedenen Photonenenergien. Die vorliegende Messung ist dabei 10.000-fach genauer, als bei früheren Beobachtungen. Daraus ergibt sich der unvorstellbar kleine Wert von 10-48 Meter als Obergrenze für die Größe der Raumzeit-Körnung. Bisher gingen die Forscher davon aus, sie läge im Bereich der Planck-Skala: 10-35 Meter.

Dieser geringe Wert schließe einige Varianten von Stringtheorie und der Schleifenqunatengravitation aus, mit denen die Theoretiker eine Vereinigung von Relativitäts- und Quantentheorie erzielen wollen. Sie seien nun gefordert, ihre Modelle – im wahrsten Sinn des Wortes – zu verfeinern, um den Beobachtungsergebnissen Rechnung zu tragen.

ESA / OD

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