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Verwirbelte Raumzeit: Laser-Messung bestätigt Einsteins Theorie

1916 stellte Albert Einstein die Allgemeine Relativitätstheorie vor. Seine Vorhersage von der Verwirbelung der Raumzeit blieb jedoch unbestätigt. Jetzt haben zwei Forscher erstmals nachgewiesen, dass die rotierende Erde die Raumzeit tatsächlich verwirbelt.

Gravitations-Modell der Nasa: Störungen herausgerechnet, um Einsteins Vorhersage zu beweisen
CSR/ TSGC

Gravitations-Modell der Nasa: Störungen herausgerechnet, um Einsteins Vorhersage zu beweisen

Seit mehr als 40 Jahren haben sich Physiker an Einsteins Vorhersage die Zähne ausgebissen. Der US-Satellit "Gravity Probe B" sollte das Problem in den Griff bekommen. Seit April dieses Jahres umkreist er die Erde mit vier speziellen Kreiseln, so genannten Gyroskopen an Bord. Die beteiligten Forscher hoffen, dass sie mit dem 700-Millionen-Dollar Projekt eine der letzten unbewiesenen Thesen experimentell nachweisen können: Die Verwirbelung der Raumzeit durch die rotierende Erde.

Doch möglicherweise haben nun ein italienischer und ein griechischer Wissenschaftler den ehrgeizigen Mitarbeitern am Projekt "Gravity Probe B" die Show gestohlen. Mit vergleichsweise primitiven Mitteln, nämlich einem Laserabstandsmesser, sei der Beweis der Raumzeit-Verwirbelung gelungen, schreiben Ignazio Ciufolini von der Universität Lecce und sein Kollege Erricos Pavlis von der University of Maryland in Baltimore County im Magazin "Nature" (Bd. 431, S. 958 - 960).

Ciufolini und Pavlis haben die beiden älteren "Lageos"-Satelliten der Nasa elf Jahre lang mit Lasergeräten beobachtet. Die Messgeräte können die Position der Satelliten auf wenige Millimeter genau bestimmen. Das Ergebnis ihrer Beobachtungen werten die beiden Forscher als Beweis für Einsteins These: Die Satelliten wurden pro Jahr um zwei Meter nach außen geschoben - dies entspricht mit einer Genauigkeit von 99 Prozent dem Wert, der sich aus der von Einstein berechneten Verwirbelung der Raumzeit ergibt.

Unabhängige Bestätigung

"Das ist die erste wirklich genaue Messung der Raumzeit-Verwirbelung", schreibt Neil Ashby, Physiker an der University of Colorado in Boulder, in einem begleitenden "Nature"-Artikel. Die Italiener hätten Einsteins Vorhersage erfolgreich bestätigt.

"Gravity Probe B": Ein Prozent Genauigkeit möglich
NASA

"Gravity Probe B": Ein Prozent Genauigkeit möglich

Die Konkurrenz in den USA meldete prompt Zweifel an den Ergebnissen. "Eine der Hauptschwierigkeiten ist, den Effekt der Raumzeit-Verwirbelung von der großen Gravitationswirkung der Erde zu trennen", erklärte Clifford Will, Leiter des Nasa-Wissenschaftlerteams von "Gravity Probe B". Wäre die Erde eine exakte Kugel, ließe sich die Raumzeit-Verwirbelung leicht messen. Da unser Planet jedoch eine sehr unebene Oberfläche besitzt, erzeugt die Erde auch ein ungleichmäßiges Gravitationsfeld.

Die beiden italienischen Laserforscher kannten diesen berechtigten Einwand und bedienten sich aktueller Messdaten des Erdfeldes, um die Störungen herauszurechnen. Das derzeit genaueste Gravitationsmodell der Erde stammt von der Nasa-Sonde "Grace", die im März 2002 ins All gestartet war. Dank dieser Daten, so glauben Ciufolini und Pavlis, seien ihre Messungen genau genug. Die mögliche Fehlermarge bezifferten sie auf maximal zehn Prozent. "Gravity Probe B" soll eine Genauigkeit von einem Prozent erreichen. Dies dürfte wohl auch die letzten Zweifler an Einsteins Vorhersagen überzeugen.

Einstein hatte im Jahr 1916 die Idee entwickelt, dass Raum und Zeit eine Struktur bilden, die sich durch den Einfluss von Gravitation ändert. Die Krümmung der Raumzeit gehört zu den Kernpunkten der Allgemeinen Relativitätstheorie. Zwei Jahre später folgerten die beiden Österreicher Joseph Lense und Hans Thirring aus der Allgemeinen Relativitätstheorie, dass ein rotierendes Objekt Zeit und Raum mit sich ziehen und deren Struktur verformen müsste. Die Raumzeit-Verwirbelung heißt deshalb auch Lense-Thirring-Effekt.

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