Einsteins Relativitätstheorie scheint nicht alle Winkel des Universums zu erreichen. Es gibt diejenigen, die glauben, es handele sich um ein „kosmisches Versagen“

Einsteins Relativitätstheorie scheint nicht alle Winkel des Universums zu erreichen. Es gibt diejenigen, die glauben, es handele sich um ein „kosmisches Versagen“
Einsteins Relativitätstheorie scheint nicht alle Winkel des Universums zu erreichen. Es gibt diejenigen, die glauben, es handele sich um ein „kosmisches Versagen“
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Die Relativitätstheorie kann Bewegungen in großen Maßstäben, beispielsweise von Galaxien, oft nicht vorhersagen.

Die Relativitätstheorie ist einer der größten Fortschritte der Menschheit beim Verständnis der Funktionsweise der Schwerkraft. Aber es gibt Bereiche unseres Wissens, die uns scheinbar entgehen, in denen Theorie und Beobachtung nicht übereinstimmen. Ein „kosmisches Versagen“ der Modelle.

Kosmisches Versagen. Eine internationale Gruppe von Astronomen hat etwas entdeckt, was sie einen „kosmischen Glitch“ nennen (kosmischer Fehler) in der Relativitätstheorie und ihrer Art, die Gravitationswechselwirkung zu beschreiben. Die neue Arbeit eröffnet auch einen Weg, diesen Fehler zu überwinden.

Die dunklen Extreme. Die Relativitätstheorie beschreibt perfekt Gravitationswechselwirkungen in der Alltagswelt und darüber hinaus. Allerdings versagt es auf extremen Skalen, etwa Quanten- oder kosmologischen Skalen.

Einige dieser Diskrepanzen kannten wir bereits, zum Beispiel bleibt die Vereinbarkeit von Quanten- und Relativitätstheorie einer der „heiligen Grale“ der zeitgenössischen Physik. Am anderen Ende der Skala gehen Modelle, die als „Standard“ gelten (wie das Λ-CDM-Modell), von der Existenz noch unbekannter Phänomene wie Dunkler Energie oder Dunkler Materie aus.

1 %. Die neue Arbeit basiert auf dieser Skala, die über die interne Bewegung von Galaxien hinausgeht und auf der Bewegung ihrer Gruppen basiert. Den Berechnungen des Teams zufolge wird die Schwerkraft um 1 % schwächer, wenn Skalen von Milliarden Lichtjahren erreicht werden.

„Wir nennen diese Inkonsistenz einen ‚kosmischen Fehler‘. Es ist, als ob die Schwerkraft selbst nicht mehr vollständig mit Einsteins Theorie übereinstimmt“, stellte Robin Wen, Mitautor der Studie, in einer Pressemitteilung klar.

Das Rätsel an einem schlechten Ort lösen. Das Team bringt diese Fehler mit der Vorstellung in Verbindung, dass wir uns in einem fehlerhaften theoretischen Rahmen befinden. „[Es] Als würde man ein Puzzle auf der Oberfläche einer Kugel erstellen, die Teile dann auf eine ebene Fläche legen und versuchen, sie zusammenzufügen“, erklärte Niayesh Afshordi, ebenfalls Co-Autor der Studie, gegenüber WordsSideKick.com.

Das Team verteidigt, dass das Scheitern ein unwiderlegbarer Beweis für die Verletzung des Einsteinschen Äquivalenzprinzips oder der Lorenz-Symmetrie sei. Dies würde bedeuten, dass Normen, die wir für universell hielten, tatsächlich lokal gelten und sich auf verschiedenen Ebenen ändern würden.

Die variable Konstante. In der Praxis besteht der Fehler laut diesem Team darin, anzunehmen, dass die Gravitationskonstante genau das ist, nämlich eine Konstante. Nach dieser Hypothese würde die (nicht ganz so) Gravitationskonstante auf der kosmischen Skala reduziert, wodurch die Gravitationswechselwirkung schwächer würde.

Die Einzelheiten des Vorschlags wurden vor einigen Wochen im Magazin veröffentlicht Zeitschrift für Kosmologie und Astroteilchenphysik.

Eine Alternative zu MOND? Diese Hypothese erinnert in vielerlei Hinsicht an die sogenannte modifizierte Newtonsche Dynamik (MOND). Diese Hypothese versucht auch, die offensichtlichen Fehler der Relativitätstheorie im großen Maßstab zu erklären, allerdings mit einem grundlegenden Unterschied.

Wenn sich die Postulanten des „kosmischen Glitches“ auf die Gravitationskonstante konzentrieren, liegt der Fokus von MOND auf Newtons eigenen Bewegungsgesetzen. Was MOND vorschlägt, ist eine Änderung der Gleichung, die Kraft dem Produkt aus Masse und Beschleunigung gleichsetzt, auch abhängig vom Maßstab.

Retusche oder komplette Rückgabe? Im Moment ist die Hypothese des kosmischen Versagens genau das, eine Hypothese. Das Team glaubt, dass neue Instrumente zur Erforschung von Galaxien im beobachtbaren Universum dies eines Tages bestätigen könnten.

Es gibt diejenigen, die postulieren, dass diese Hypothese nicht ausreichen würde, um Diskrepanzen zu erklären, wie wir sie im Kosmos beobachten. Für Wissenschaftler wie Scott Dodelson, mit dem auch gesprochen wurde Live-Wissenschaft, vielleicht brauchen wir keine Anpassungen, sondern einen Paradigmenwechsel. Letztendlich ist diese neue Hypothese vielleicht immer noch eine Anpassung der Teile eines Puzzles, das wir in einem Rahmen aufbauen, der nicht unserer ist.

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Bild | Bryan Goff

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