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Im Dialog mit Koryphäen der Kosmologie

10.06.2008
Top-Nachwuchswissenschaftler lauschen in Lindau dem Echo vom Anfang der Welt

Die Kosmologie - die Wissenschaft von unserem Weltall - ist eine relativ junge Disziplin der Physik, deren Aufschwung erst nach dem Zweiten Weltkrieg begann, als Raketen und Messinstrumente zur Verfügung standen, um auch andere Strahlen als nur sichtbares Licht aus dem All aufzuzeichnen.

Seither hat sie unser Weltbild grundlegend verändert. Wesentliche Etappen dieser Entwicklung können begabte Nachwuchswissenschaftler aus aller Welt im persönlichen Gespräch nachvollziehen, wenn sie Anfang Juli nach Lindau kommen. Beim 58. Nobelpreisträgertreffen, das dieses Mal der Physik gewidmet ist, begegnen sie dort unter anderem Riccardo Giacconi und George F. Smoot, die mit daran beteiligt waren aus der einst spekulativen Kosmologie eine exakte Wissenschaft gemacht zu haben.

Die Kosmologie - die Wissenschaft von unserem Weltall - ist eine relativ junge Disziplin der Physik, deren Aufschwung erst nach dem Zweiten Weltkrieg begann, als Raketen und Messinstrumente zur Verfügung standen, um auch andere Strahlen als nur sichtbares Licht aus dem All aufzuzeichnen. Seither hat sie unser Weltbild grundlegend verändert. Wesentliche Etappen dieser Entwicklung können begabte Nachwuchswissenschaftler aus aller Welt im persönlichen Gespräch nachvollziehen, wenn sie Anfang Juli nach Lindau kommen. Beim 58. Nobelpreisträgertreffen, das dieses Mal der Physik gewidmet ist, begegnen sie dort unter anderem Riccardo Giacconi und George F. Smoot, die mit daran beteiligt waren, aus der einst spekulativen Kosmologie eine exakte Wissenschaft gemacht zu haben.

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Als Albert Einstein der modernen Kosmologie 1915 mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie ihren Rahmen gab, galt das Universum als eine zwar unvorstellbar große, aber doch statische Ausdehnung von Raum und Zeit, ohne Anfang und ohne Ende. Nach dem heutigen Standardmodell der Kosmologie müssen wir dagegen annehmen, dass unser Universum vor rund 14 Milliarden Jahren in einem sogenannten "Urknall" entstand und sich seither mit zunehmender Geschwindigkeit ausdehnt.

Dabei geht es im Weltall ungeheuer dynamisch zu, was erst deutlich wurde, nachdem es Riccardo Giacconi 1962 gelungen war, Röntgenstrahlen aufzuzeichnen, die von außerhalb unseres Sonnensystems kamen, womit er der Kosmologie ein neues Fenster öffnete. 1981 wurde Giacconi zum Gründungsdirektor des Space Telescope Science Institute ernannt und damit zur treibenden Kraft für den Start des Weltraumteleskops Hubble (http://www.hubblesite.org).

Das Weltraumteleskop ist nach dem Astronomen Edwin Hubble benannt, der schon 1929 die Grundlage des Urknall-Modells schuf, als er nachweisen konnte, dass die äußeren Galaxien des Universums sich voneinander entfernen wie Punkte auf der Oberfläche eines Luftballons, der gerade aufgeblasen wird. Aus dieser Ausdehnung des Weltalls konnte man aber nicht zwangsläufig seine Entstehung aus einem Urknall ableiten, bis sich das Blatt 1964 zugunsten dieses Modells zu wenden begann. Mit einem ausrangierten Radioteleskop hatten die beiden jungen amerikanischen Astronomen Penzias und Wilson nämlich ein störendes, aus allen Richtungen kommendes Hintergrundrauschen aus dem All empfangen.Es stellte sich heraus, dass sie vermutlich ein fernes Echo des Urknalls aufgefangen hatten, dessen Existenz andere Astrophysiker bereits vorhergesagt hatten.

Denn wenn das Universum in einem Urknall aus einem unendlich dichten und heißen Punkt begonnen hat, dann bestand es im Anfang vor allem aus einer perfekten Strahlung, die sich allmählich zum größten Teil in Materie verwandelte. Ein Rest dieser Strahlung aber bleibt, dramatisch abgekühlt, bis heute übrig und kündet als kosmisches Rauschen wie eine Muschel vom Meer vom Anfang der Welt. Wenn diese Annahme richtig ist, dann muss dieses kosmische Hintergrundrauschen richtungsabhängige Temperaturdifferenzen aufweisen. Nur so ließe sich die Entstehung von Materiehaufen, also von Galaxien, aus dem Energiefeld erklären zu können. Diese Differenzen lassen sich auf der Erde aber nicht messen, weil die Erdatmosphäre zu viele Strahlen absorbiert.

Deshalb initiierte die amerikanische Weltraumbehörde NASA 1974 unter Leitung von John Mather und George F. Smoot das CO(smic)B(ackground) E(xplorers)-Projekt, das sie im November 1989 realisieren konnte, als sie den COBE-Satelliten ins All schoss (http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/cobe/). Schon neun Minuten später schickte der Satellit seine ersten Bilder zur Erde: Exakte Belege für die vorhergesagte Perfektion des Echos vom Urknall.

Im Lauf der nächsten drei Jahre gelang es Smoot tatsächlich, in verschiedenen Himmelsrichtungen winzige Variationen der Hintergrundstrahlung nachzuweisen, und damit zu zeigen, an welchen Orten sich am Anfang der Zeit Materiehaufen zu bilden begonnen hatten. "Menschlich gesprochen ist es, als ob man auf einen Embryo schaut, der erst wenige Tage alt ist", veranschaulichte Smoot die Bedeutung seiner Forschungsergebnisse für die Biographie unseres Weltalls. Allgemein werden die Ergebnisse der COBE-Mission der NASA als kaum widerlegbare Beweise des Urknall-Modells angesehen. Die COBE-Resultate verwandelten die Kosmologie endgültig in eine Präzisionswissenschaft.

Die jährlichen Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau werden ausgerichtet vom Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau unter der Präsidentschaft von Gräfin Sonja Bernadotte (Insel Mainau). Die Stiftung Lindauer Nobelpreisträgertreffen am Bodensee, deren Stifterversammlung mehr als 185 Nobelpreisträger angehören, unterstützt die Tagungen.

Die naturwissenschaftlichen Tagungen der Nobelpreisträger der Chemie, Physiologie oder Medizin und der Physik finden seit 1951 statt. Seit 2004 treffen sich am Bodensee zudem alle zwei Jahre die Träger des Wirtschaftswissenschaftlichen Preises der Schwedischen Reichsbank in Gedenken an Alfred Nobel. Die dritte wirtschaftswissenschaftliche Tagung findet vom 20. bis 23. August 2008 statt.

Christian Rapp | idw
Weitere Informationen:
http://www.lindau-nobel.de
http://www.nobelprize.org
http://www.weltderphysik.de

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