Mittwoch, 26. Februar 2014

Heißer Urknall oder langsames Auftauen? Heidelberger Professor präsentiert radikal alternatives Bild von der Entstehung des Universums


Symbolbild: Künstlerischer Blick in einen noch sternenlosen Raum (Illu.).
| Copyright: NASA/JPL-Caltech



Heidelberg (Deutschland) - Der Heidelberger Physikprofessor Dr. Christof Wetterich hat einen theoretischen Ansatz entwickelt, der das seit fast 100 gängige Standardmodell der kosmischen Expansion durch ein alternatives Bild ergänzt. Demnach habe sich die Urexplosion nicht vor rund 13,8 Milliarden Jahren ereignet, sondern der "Beginn des Universums" dehne sich vielmehr über einen unendlich langen Zeitraum in der Vergangenheit aus. Das Universum, wie wir es heute kennen, entstand demnach nicht aus der viel diskutierten Singularität heraus und wäre mindestens 50 Billionen Jahre alt.

Wie der an der Universität Heidelberg tätige Physiker aktuell in mehren Fachpublikationen (Arxiv, arxiv.org:1401.5313; Physical Review D, DOI: 10.1103/PhysRevD.89.024005; Physics of the Dark Universe, DOI: 10.1016/j.dark.2013.10.002) darlegt, nehme bei diesem Vorgang die Masse aller Teilchen stetig zu. Statt zu expandieren, schrumpfe das Universum über ausgedehnte Zeitabschnitte.


Damit steht Wetterichs Modell dem Szenario des bisherigen kosmologischen Standardmodell entgegen, wonach unser heutiges Universum im sogenannten Urknall entstand. Je näher man zeitlich an den Urknall heranrückt, desto stärker krümmt sich die Geometrie von Raum und Zeit. Physiker nennen dies eine Singularität - ein Begriff der Gegebenheiten bezeichnet, deren physikalische Gesetze nicht definiert sind. Im Fall des Urknalls wird die Krümmung der Raumzeit unendlich groß. Kurz nach dem Urknall war das Universum extrem heiß und dicht.


Prof. Dr. Christof Wetterich. | Copyright/Quelle: Benjamin / uni-heidelberg.de

Laut Professor Wetterich ist aber auch ein "anderes Bild" möglich: "Wenn die Massen aller Elementarteilchen mit der Zeit wachsen und die Gravitationskraft schwächer wird, so könnte das Universum auch extrem kalt und langsam begonnen haben", erläutert die Pressemitteilung der Heidelberger Ruprecht-Karls-Universität.


In einem solchen Fall hätte das Universum immer schon bestanden, und der früheste Zustand war fast statisch. Die Urexplosion dehnt sich demnach über einen unendlich langen Zeitraum in der Vergangenheit aus. Der Wissenschaftler vom Institut für Theoretische Physik geht davon aus, dass sich die ersten heute indirekt beobachtbaren "Ereignisse" vor 50 Billionen Jahren (!) zugetragen haben - und nicht im Milliardstel eines Milliardstels einer Milliardstel Sekunde nach dem Urknall. "Eine Singularität gibt es in diesem neuen Bild des Kosmos nicht mehr", so Prof. Wetterich.

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Die Hypothese von Prof. Wetterich beruht auf einem Modell, das die Dunkle Energie und das frühe "inflationäre Universum" durch ein einziges zeitlich veränderliches Skalarfeld erklärt. Danach wachsen alle Massen mit dem Wert dieses Feldes: "Dies erinnert an das kürzlich in Genf entdeckte Higgs-Boson. Dieses Elementarteilchen hat die Physiker in der Vorstellung bestätigt, dass Teilchenmassen von Feldwerten abhängen und damit veränderlich sind", erläutert der Wissenschaftler. In Wetterichs neuem Ansatz sind alle Massen proportional zum Wert des sogenannten Kosmonfelds, der im Laufe der kosmologischen Evolution zunimmt: "Natürliche Konsequenz dieses Modells ist das Bild eines Universums, das sich sehr langsam aus einem extrem kalten Zustand entwickelt und dabei über lange Zeitabschnitte schrumpft anstatt zu expandieren".


Wetterich ist jedoch zugleich darum bemüht deutlich zu machen, dass das bisherige Bild des Urknalls damit allerdings nicht ungültig werde: "Physiker sind es gewohnt, beobachtete Tatsachen in verschiedenen Bildern zu beschreiben." So könne etwa Licht sowohl durch Teilchen als auch als Welle dargestellt werden. Wie der Heidelberger Wissenschaftler erläutert, lässt sich sein Modell äquivalent im Bild des Urknalls beschreiben. "Dies ist sehr nützlich für viele praktische Vorhersagen zu den Konsequenzen, die sich aus diesem neuen theoretischen Ansatz ergeben. Stellt man allerdings die Frage nach dem 'Beginn' des Universums, so scheint die Beschreibung ohne Singularität eine Reihe von Vorteilen zu bieten. Und für das oft geäußerte Unbehagen, dass es doch auch vor dem Urknall etwas gegeben haben muss, gibt es in der neuen Beschreibung keine Grundlage mehr."


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