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  Verborgene Dimensionen: Forscher zupfen am Zipfel der String-Theorie

Verborgene Dimensionen Forscher zupfen am Zipfel der String-Theorie

Von Harald Zaun

2. Teil: Universum bis zur Planck-Zeit zurückgedreht - auf der Suche nach alten Schatten der Extradimensionen.

Dazu muss Gary Shiu die kosmische Uhr allerdings sehr weit zurückdrehen – und zwar bis zu dem Zeitpunkt, als die Welt gerade einmal 10^-43 Sekunden alt (Planck-Zeit) und nur 10^-35 Meter groß (Planck-Länge) war. Denn bevor sich der Raum in der so genannten Inflationsphase binnen einer Quintillionstel (eine Zahl mit 30 Nullen) Sekunde mit unglaublicher Macht um den gigantischen Faktor 10²⁹aufblähte, tummelten sich in ihm möglicherweise noch andere Dimensionen: welche String-Theoretiker vorhersagen – und Shiu lokalisieren will.

Zeitreise für die Suche nach Extradimensionen

"Unsere Idee war es, in die Zeit zurückzugehen und zu sehen, was damals wirklich geschah", sagt Shiu zu SPIEGEL ONLINE. Weiter als 13,3 Milliarden Jahre in die Vergangenheit können die Historiker des Universums allerdings nicht blicken, da erst zu dieser Zeit das Weltall kühl genug war, um Atome und somit Licht zu generieren. Im Jahr 2003 schoss die Nasa-Sonde "Wilkinson Microwave Anisotropy Probe" (WMAP) eine 360-Grad-Karte von der Mikrowellenhintergrundstrahlung, die aus jener Zeit übrig ist – ein Fingerabdruck des Urknalls. Es ist das schärfste und älteste Bild aus der Urzeit unseres Universums, in dem viele Informationen eingefroren sind.

Wo, wenn nicht hier, sollten auch Hinweise auf die Existenz zusätzlicher Dimensionen eingeschlossen sein? Schließlich war der Einfluss der sechs winzigen Dimensionen unmittelbar nach dem Urknall am größten – und könnte sich auf die für den Menschen quantifizierbare Verteilung der Masse im Universum ausgewirkt haben. "So wie der Schatten einen Anhaltspunkt auf die Form eines Objektes gibt, kann das Muster der kosmischen Strahlung auf die Gestalt der anderen sechs Dimensionen hinweisen", sagt Shiu.

Doch nach welchen Spuren im WMAP-Panorama sollten sie suchen? Die Forscher experimentierten mit zwei unterschiedlichen Typen mathematisch einfacher Geometrien. Wie würden solche Dimensionen die Energieverteilung im All beeinflussen? Das visualisierten sie auf einer Computer-Karte. Dann, beim Vergleich der fiktiven Karte mit dem WMAP-Original fanden Shiu und Underwood kleine, aber signifikante Unterschiede. Auf der computergenerierten Darstellung zeigen diese sich in Gestalt von kleinen, fleckenartigen Schattierungen, welche auf eine völlig andere Temperatur- und Energieverteilung hindeuten.

Bei besserer Auflösung: Schatten der Extradimensionen

Nach Ansicht beider Wissenschaftler geben diese speziellen Strahlungsmuster deutliche Hinweise auf die Geometrie der sechsdimensionalen Form. "Unsere Resultate beweisen, dass die Geometrie der versteckten Dimensionen durch die Muster der kosmischen Energie entschlüsselt werden kann", so Shiu. "Dadurch bietet sich die seltene Gelegenheit, die String-Theorie zu testen."

Dazu brauchen die Forscher aber feinere Daten als jene der WMAP-Messungen. Nun hoffen sie auf das neue hochsensible Esa-Weltraumteleskop "Planck", das selbst Temperaturunterschiede von einem Fünfmillionstel Grad Celsius erfassen kann. "'Planck' wird in der Lage sein, die kosmische Hintergrundstrahlung mit beeindruckender Präzision zu messen", sagt Shiu. "Bis vor kurzem wurden versteckte Dimensionen noch als völlig unzugänglich betrachtet. Nun aber liegen bereits mehrere Ideen und Szenarien vor, wie diese aufgespürt werden können."

"An der Theorie von Shiu und Underwood könnte etwas dran sein", sagt der Münchner Astrophysiker Harald Lesch zu SPIEGEL ONLINE. "Es ist halt nur die Frage, inwieweit sich die räumlichen Eigenschaften in der kosmischen Hintergrundstrahlung niedergeschlagen haben, als das Universum nur 10^-35Meter groß war." Ab nächstem Jahr könnte diese Frage beantwortet werden. Dann wird die hochempfindliche Sonde ins All geschossen – und die Stringtheorie kommt endlich auf den kosmischen Prüfstand.

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