Dunkle Energie: Treibt sie die Expansion des Universums an? | Quarks Dimension Ralph

Ralph Caspers wagt sich heute an eines der rätselhaftesten und am wenigsten direkt nachweisbaren Konzepte der Physik: die Dunkle Energie. Und das, um eine ganz alltägliche Frage zu beantworten: Warum fällt uns der Himmel nicht auf den Kopf?

Vor über einem Jahrhundert formulierte Albert Einstein seine Allgemeine Relativitätstheorie und schuf damit die Grundlage für unser heutiges Verständnis der Gravitation. Damals dachte man noch, das Universum sei statisch, doch Einsteins Berechnungen zeigten: Eigentlich müsste das Universum mit allen Sternen, Galaxien und was es an Materie noch so gibt, in sich zusammenstürzen. Weil das ja nicht passiert, führte Einstein die sogenannte kosmologische Konstante „Lambda“ ein. Sie wirkt gegen die Gravitationskraft – und hält auf diese Weise das Universum im Gleichgewicht.
Doch im Laufe der Jahrzehnte stellte sich heraus, dass das Universum mitnichten statisch ist – wie Einstein dachte –, sondern sich seit dem Urknall ausdehnt.
Erst in den 1990er-Jahren war die Wissenschaft dann so weit, dass man die Ausdehnung des Universums überhaupt genau genug messen konnte. 1998 veröffentlichten zwei Arbeitsgruppen aus den USA unabhängig voneinander ihre Ergebnisse – und bekamen dafür 2011 sogar den Nobelpreis. Sie konnten nämlich nachweisen, dass die Ausdehnung des Universums nicht langsamer wird, sondern sich beschleunigt! Das lag im Widerspruch zur Vorstellung, dass die Gravitation das Universum abbremsen müsste. Was treibt also diese beschleunigte Expansion an? Die Antwort der Wissenschaft lautet: Dunkle Energie.
Zu den Entdeckungen gehörte auch die neue Erkenntnis, dass das Universum in seiner frühen Phase sehr viel langsamer auseinanderdriftete, als man bisher vermutet hatte. Das Universum ist also älter, als vorher angenommen. Für die Physik war das sehr praktisch: Denn bis dahin deutete alles darauf hin, dass bestimmte Objekte im Universum älter waren als das Universum selbst. Mit den neuen Berechnungen war zumindest dieses Problem elegant gelöst.
Praktisch ist bis heute so gut wie nichts über die Natur der Dunklen Energie bekannt. Im Video erzählt euch Ralph von dieser „Krise der Astrophysik“.


Kapitel
0:00 Intro – Warum lässt die Gravitation das Universum nicht in sich zusammenstürzen?
1:31 Gleicht Einsteins kosmologische Konstante die Gravitationskraft aus – oder der Urknall?
4:10 Wie ist das mit der Expansion des Universums genau?
6:14 Die Theorie von der Dunklen Energie
8:16 Ist die Dunkle Energie das verbindende Element zur Quantenphysik?


Autoren: Reinhart Brüning, Ralph Caspers
Schnitt und Grafik: Viktor Schenk (Thestrangestthing)
Sounddesign: Florian Ebrecht
Fachberatung: Prof. Matthias Bartelmann, Universität Heidelberg
Realisation: Ingo Knopf
Redaktion: Wobbeke Klare

Lese- und Videotipp
Was das Weltall auseinander treibt;
auf: spektrum.de, 2024
https://www.spektrum.de/news/kosmolog...

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Unsere wichtigsten Quellen
Der Nobelpreis für Physik 2011 ging an zwei miteinander konkurrierende Arbeitsgruppen:
https://www.nobelprize.org/prizes/phy...
Das sind die beiden Originalarbeiten:
► Adam Riess et al.: Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant;
in: The Astronomical Journal, 1998
https://iopscience.iop.org/article/10...
► Saul Perlmutter et al.: Measurement of Ω and Λ from 42 High-Redshift Supernovae;
in: The Astrophysical Journal, 1999
https://iopscience.iop.org/article/10...

Einsteins Originalarbeit, in der er das Lambda einführte:
Albert Einstein: Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie;
in: Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften, 1917
PDF: https://adsabs.harvard.edu/pdf/1917SP...

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