Gammablitz testet Quantengravitation


Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, das besagt Einsteins Relativitätstheorie. Doch wenn diese mit der modernen Quantenmechanik vereinbar sein soll, müsste diese Konstanz des Lichts bei extremer Energie fallen. So jedenfalls besagen es einige Theorien der Quantengravitation. Eine kosmische Katastrophe hat nun Astronomen die Chance eröffnet, diese Annahme zu überprüfen. Am Licht eines extrem starken Gammastrahlenausbruchs konnten sie ermitteln, ob sich die Lichtgeschwindigkeit bei den energiereichsten Strahlenanteilen von energieärmeren unterscheidet. Das Ergebnis: Sollte es diese energieabhängige Abweichung geben, muss sie kleiner sein als 1,7 Billiardstel.

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Künstlerische Darstellung eines Gammablitzes (Bild: Superbossa.com, Alice Donini/ MAGIC Collaboration)

Die Allgemeine Relativitätstheorie von Einstein bildet die Grundlage der klassischen Physik. Sie erklärt nahezu alle auf der Erde und im All beobachtbaren Phänomene – aber nicht die Vorgänge in der Quantenwelt. Auch das Phänomen der Gravitation, das Einstein als Krümmung der Raumzeit beschreibt, ist nicht mit den Gesetzen der Quantenphysik vereinbar. Deshalb versuchen Physiker seit Jahrzehnten, diese Widersprüche durch Theorien wie die Quantengravitation aufzulösen. Nach diesen Modellen ist die Raumzeit keine kontinuierliche Matrix wie bei Einstein, sondern in kleinste Einheiten unterteilt. Diese gequantelte Raumzeit hätte jedoch bei einigen Varianten der Quantengravitation zur Folge, dass das Licht nicht mehr ungehindert und mit konstanter Geschwindigkeit durch das Vakuum passieren könnte. Stattdessen müsste Strahlung mit besonders hoher Energie diese Quantelung der Matrix sozusagen „spüren“ und dadurch ein winziges Bisschen abgebremst werden. Physiker bezeichnen solche subtilen Abweichungen von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit auch als Lorentzinvarianz-Verletzung (LIV).

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