Mittwoch, 11. Februar 2015

Neue Quanten-Gleichung erklärt Universum ohne Urknall, Dunkle Materie und Dunkle Energie


Erweitertes Schaubild zum Urknall-Modell (Illu.). | Copyright: NASA (grewi.de)

Benha (Ägypten) - Während auf der Grundlage der weitgehend anerkannten allgemeinen Relativitätstheorie unser Universum vor rund 13,8 Milliarden Jahren aus einem unendlich dichten Punkt - der sogenannten Singularität - und dem darauf folgenden Urknall hervorging und sich seither ausdehnt, stellt eine neue Theorie ägyptischer und kanadischer Physiker diese Vorstellung vom Universum einmal mehr in Frage. Anhand der von den Forschern vorgestellten Quantengleichungen existiert das Universum schon immer und kommt zudem gänzlich ohne die theoretischen Konstrukte von Dunkler Materie und Dunkler Energie aus.

Während die Urknall-Theorie allgemein als anerkannt gilt, gibt es aber immer wieder auch Wissenschaftler, die auf die Problematik verweisen, dass die Mathematik hinter der allgemeinen Relativitätstheorie lediglich erklären kann, was unmittelbar nach dem Urknall passierte - nicht aber, was unmittelbar während des Urknall geschah, geschweige denn vor der Singularität.


"Die Urknall-Singularität ist das größte Problem der allgemeinen Relativitätstheorie, da die Gesetze der Physik genau hier zusammenbrechen", zitiert Phys.org einen der Autoren der aktuell im Fachjournal "Physics Letters B" (DOI: 10.1016/j.physletb.2014.12.057) und vorab auf arXiv.org veröffentlichten Studie, Ahmend Farag Ali von der Benha University und der Zewail City of Science and Technology in Gizeh.


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Gemeinsam mit seinem Kollegen Saurya Das von der kanadischen University of Lethbridge hat Ali seine Quantengleichungen auf der Grundlage Arbeit des US-amerikanischen Quantenphysikers David Bohm über Quantenbahnen (den sog. bohmschen Trajektorien) erstellt. Hierbei handelt es sich um eine Quanten-Alternative zu klassischen Geodäten, also der Verbindung zweier Punkte auf einer gekrümmten Oberfläche (Bsp. Kugel) oder in gekrümmten Räumen. Die Theorie der bohmschen Trajektorien haben die Forscher dann auf eine Gleichung des indischen Physikers Amal Kumar Raychaudhuri (Das' Lehrer an der University of Kolkata) angewandt.

Mittels der neuen Gleichungen und Theorien wird nun jedoch weder eine Urknall-Singularität noch eine sog. Big-Crunch-Singularität vorhergesagt, wie sie ein mögliches Ende unseres Universums in Form eines "umgekehrten Urknall" vorhersieht. Der Grund, weswegen das Modell von Ali und Das keine Singularität beinhaltet liegt im Unterschied zwischen klassischen Geodäten und den verwendeten bohmschen Trajektorien: Während sich klassische Geodäten kreuzen (können) und genau an diesen Kreuzungspunkten Singularitäten entstehen, kreuzen sich die bohmschen Bahnen nie und es entstehen folglich auch keine Singularitäten. Kosmologisch betrachtet könne diese Quantenkorrektur als kosmologische Konstante verstanden werden, die ganz ohne die Konstrukte von Dunkler Energie und Dunkler Materie auskommt. Das Universum hätte demnach eine begrenzte Größe und damit ein unbegrenztes Alter. Tatsächlich, so erklären die Autoren der Studie, würden ihre neuen Vorhersagen mit neusten kosmischen Beobachtungen und der Dichte des Universums gestützt.


Physikalisch betrachtet beschreibt das Modell von Ali und Das unser Universum als mit einer Quantenflüssigkeit angefüllt. Die Quantenphysiker schlagen vor, dass diese "Flüssigkeit" aus Gravitonen besteht. Hierbei handelt es sich um hypothetische, masselose Teilchen als Träger der Gravitationskraft. Sollten diese Partikel existieren, würden sie eine Schlüsselrolle und der Theorie der Quantengravitation einnehmen.


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