Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf der Suche nach den Atomen von Raum und Zeit

22.06.2015

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie – die in diesem Jahr 100 Jahre alt wird – ist essentiell für die Beschreibung unseres Universums. Ob und in welchem Umfang sie auch für den mikroskopischen Bereich gilt, ist dagegen nicht ausreichend erforscht. Das Institut für Quantengravitation der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) widmet sich der Entwicklung einer Theorie, die Einsteins Thesen mit den Gesetzen der Quantenphysik verbindet, also einer „Quantentheorie der Gravitation“. Vom 6. bis 10. Juli 2015 treffen sich rund 200 Forschende aus aller Welt bei der Loops '15 Konferenz in Erlangen, um sich über die jüngsten Resultate in der Quantengravitation auszutauschen.

Vor genau 100 Jahren revolutionierte Einstein mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie unser Verständnis von Raum und Zeit. Er zeigte, dass Raum und Zeit nicht unabhängig von anderen physikalischen Vorgängen existieren, sondern in dynamischer Wechselwirkung mit ihnen stehen.

Seine Theorie ist nicht nur essentiell, um unser Universum zu verstehen, sie spielt auch im Alltag eine wichtige Rolle, so muss sie bei der Positionsbestimmung via GPS berücksichtigt werden. Dennoch gibt die Allgemeine Relativitätstheorie den Forschern einige Rätsel auf. So beschreibt sie den Beginn unseres Universums als den so genannten Urknall.

An diesem Anfang von Raum und Zeit verliert die Theorie jedoch ihre Vorhersagekraft, da die durch sie beschriebenen physikalischen Größen unendlich große Werte annehmen würden. Man spricht von einer Singularität. Ähnliches gilt für ihre Aussagen über Schwarze Löcher. Einsteins Theorie besagt, dass die Gravitation – also die Schwerkraft – besonders schwere Sterne am Ende ihres Lebens unaufhaltsam verschluckt und eine Singularität, also ein Loch in der Raumzeit, zurückbleibt.

Dass eine physikalische Theorie in gewissen Bereichen an ihre Grenzen stößt, ist nichts Ungewöhnliches und hat in der Geschichte der Physik immer wieder als Ansporn gedient, alte Konzepte zu hinterfragen und neue Theorien zu entwickeln, die dann in der Lage sind, die Natur auch in extremen Bereichen zu beschreiben.

Eindrucksvoll demonstrierte dies zum Beispiel die Einführung der Quantentheorie zu Beginn des letzten Jahrhunderts, die es erlaubt, physikalische Modelle auch auf atomarer Größenordnung anzuwenden, auf der die bis dahin bekannte klassische Physik keine adäquate Beschreibung der Natur mehr liefern kann. Die Quantentheorie beschreibt die Welt also auf den kleinen, die Allgemeine Relativitätstheorie auf großen Skalen.

Will man die noch existierenden offenen Fragen der Allgemeinen Relativitätstheorie zum Urknall und zu Schwarzen Löchern beantworten, ist es notwendig, Gravitation – und damit die Geometrie von Raum und Zeit – auch auf mikroskopischen Skalen zu verstehen. Die Forschung geht davon aus, dass hierfür eine neue Form der Quantentheorie nötig ist, die nicht nur die Quanteneigenschaften von Atomen beschreiben kann, sondern auch diejenigen von Raum und Zeit – und damit der Gravitation. Gesucht wird also eine Quantengravitationstheorie.

Wie eine solche aussehen könnte und welche physikalischen Konsequenzen sich aus ihr ergeben, ist einer der Forschungsschwerpunkte am Institut für Quantengravitation der FAU. Dort forscht das Team um Prof. Dr. Thomas Thiemann vor allem im Bereich der so genannten Schleifenquantengravitation (Loop Quantum Gravity). Sie ist einer von mehreren möglichen Ansätzen für eine Quantengravitationstheorie.

Welche Vorhersagen die Schleifenquantengravitation über die mikroskopischen Eigenschaften von Gravitation erlaubt, diskutieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der diesjährigen Loops ‘15 Konferenz vom 6. bis 10. Juli, deren Gastgeber das Institut für Quantengravitation ist. Unter den Teilnehmern sind renommierte Wissenschaftler wie Prof. Abhay Ashtekar, Prof. Carlo Rovelli und Prof. Lee Smolin, die als Gründerväter der Schleifenquantengravitation gelten.

Lee Smolin ist dank seiner populärwissenschaftlichen Bücher – zuletzt „Im Universum der Zeit: Auf dem Weg zu einem neuen Verständnis des Kosmos“ – auch einer breiteren Öffentlichkeit bekannt geworden. Das Programm der Konferenz beinhaltet längere Plenarvorträge, die u.a. einen Überblick über den derzeitigen Forschungsstand im Bereich der Quantengravitation geben, und kürzere Parallelvorträge, die gerade jüngeren Forscherinnen und Forschern die Möglichkeit bieten, ihre aktuellen Resultate zu präsentieren.

Weitere Informationen zur Veranstaltung unter: www.loops15.de

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Kristina Giesel
Tel.: 09131/85-28470
kristina.giesel@gravity.fau.de

Prof. Dr. Hanno Sahlmann
Tel.: 09131/85-28465
hanno.sahlmann@gravity.fau.de

Blandina Mangelkramer | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.fau.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Veranstaltungsnachrichten:

nachricht Gemeinsam innovativ werden
23.01.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling
23.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Veranstaltungsnachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics