Überblick

Zusätzliche Raumdimensionen

Wie stehen die Chancen, dass die anscheinend so fundamentale Zahl Drei ihre Sonderrolle verliert?

  • Gia Dvali und Arthur Hebecker
  • 11 / 2011 Seite: 31

Der Raum, in dem wir leben und Naturgesetze formulieren, hat drei Dimensionen. Ungeachtet dieser scheinbar unumstößlichen Tatsache spielt die Möglichkeit zusätzlicher, versteckter Raumdimensionen seit Langem eine wichtige Rolle bei der Suche nach den fundamentalsten mikroskopischen Gesetzen. Dies liegt am Traum von der Vereinigung aller Kräfte, der mit mehr Dimensionen leichter zu verwirklichen ist. Insbesondere fordert die Stringtheorie als führender Kandidat für eine solche Vereinigung zwingend die Existenz von Extradimensionen.

Unsere alltägliche Erfahrung lehrt uns, dass der uns umgebende Raum dreidimensional ist. Dies belegen auch die Gültigkeit der Newtonschen Mechanik und Gravitationstheorie. Doch leicht lässt sich klar machen, dass die so beobachtete Dimensions­zahl eine Illusion sein könnte: Während drei Raumdimensionen unendlich ausgedehnt sind, könnte eine weitere Dimension auf einem kleinen Kreis „aufgerollt“ existieren (Abb. 1). An jedem Punkt unserer Welt gäbe es eine vierte Richtung, in die wir jedoch nicht eindringen können. Wie groß dürfte eine solche versteckte Dimension sein? Um dies zu beantworten, konzentrieren wir uns zunächst auf reine Gravitationsexperimente. Dies ist vernünftig, da die Gravitationskraft durch Vibrationen des „Raumes an sich“ übertragen wird. Sie ist damit die einzige Kraft, welche die Form des Raumes ganz unverfälscht „sieht“. Die Gravitation lässt sich bei kleinen Abständen durch hochpräzise mechanische Labor-Experimente testen, die nach Abweichungen vom Newtonschen 1/r2-Verhalten der Kraft suchen. Die bes­ten so erzielten Ausschlussgrenzen entsprechen einer maximalen Größe der versteckten Dimensionen von rund 0,04 mm und stammen von Experimenten mit Torsionswaagen der Gruppe von Eric Adelberger an der Universität von Washington [1]. ...

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