Deutsche Forscher wollen Einstein widerlegen – das Experiment erinnert an den Traktorstrahl aus Star Trek oder Star Wars

Albert Einstein war ein Genie, seine Theorien zeitlos und doch stoßen sie inzwischen ans Limit ihrer Erklär-Kraft – und unserer Wahrnehmung. Bildquelle: Adobe Firefly, generative KI, und Wikimedia

Auch wenn Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie (ART) bereits unzählige Male in Experimenten und Beobachtungen grundlegend bestätigt wurde, zeigt ihr das Universum Grenzen auf. Denn an den Enden bekannter Skalen verhalten sich Objekte anders als wir es kennen.

Deutsche Forscher präsentieren nun, wie sich Einsteins Theorie in extremen Bereichen überprüfen und erweitern ließe. Ihre Idee: Eine Art Traktorstrahl wie aus Star Trek.

Unter den Neutrinos finden sich natürliche Extremteilchen, die unser Verständnis von Masse und Energie herausfordern. Erst kürzlich wurde ein Neutrino mit extrem hoher Energie nachgewiesen: Er würde soviel Energie auf einem Menschen übertragen wie acht Kernreaktoren pro Sekunde produzieren. Das könnte eine Theorie Stephen Hawkings untermauern. Denn der voraussagte, dass sterbende schwarze Löcher Teilchen mit extrem hoher Energie ins All schleudern könnten.

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Traktorstrahl selbstgebaut

Eine Gruppe aus drei Wissenschaftlern möchte die Physik und Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie an ihre Grenzen bringen. In einem Paper stellen sie einen Ansatz vor, zu dem sich Fans von Star Trek oder Star Wars hingezogen fühlen müssten – buchstäblich.

Denn die Weiterentwicklung dieses Experiments könnte zu einer Art Traktorstrahl führen, wie ihn Defiant und Voyager nutzen, um Objekte per Energiestrahl heranzuziehen.

Ein Teilchenstrom, der anzieht

Die deutschen Forscher schlagen vor, die Eigenschaften der Gravitation mit ultrarelativistischen Teilchen zu testen. Das sind Teilchen, deren Geschwindigkeit sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt.

Die Idee ist, einen dichten Strom massearmer Teilchen so stark zu beschleunigen, dass er eine messbare Gravitationskraft erzeugt. Der ultraschnelle Strom zieht also ruhende Teilchen entlang seiner Schussbahn an – ganz so wie der Traktorstrahl aus Energie, der sogar ganze Raumschiffe abzuschleppen vermag.

Das Experiment würde also messen, wie sich die kinetische Energie auf die Gravitation auswirkt. Denn die Schwerkraft, die von der Ruhemasse der Teilchen ausgeht (wie beispielsweise bei der Sonne), ist hier weniger relevant.

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie neu gedacht

Mithilfe eines mathematischen Modells, das auf einer Modifikation der ART basiert, sagen die Forscher diesen Effekt voraus: Teilchen üben zunehmend stark Gravitation aufgrund ihrer kinetischen Energie aus, je näher sie der Lichtgeschwindigkeit kommen. Dies wäre eine neue Erkenntnis, die über Einsteins ursprüngliche Berechnungen hinausgeht.

Warten auf Hardware-Upgrade beim Large Hadron Collider

Es müsste bei diesem Experiment derweil nicht beim reinen Gedankenspiel bleiben. Wir könnten das testen – auf der Erde und in einer bereits gebauten Anlage: im Teilchenbeschleuniger nahe Genf, bekannt als Large Hadron Collider (LHC), betrieben von »Kernforschung CERN«.

Der zu Deutsch Große Hadronen-Speicherring kann bereits heute für das Experiment geeignete Protonen auf 99,9999991 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. Allerdings fehlen die geeigneten Detektoren, um die traktorstrahlähnliche Wirkung eines solchen Teilchenstroms zu messen.

Dafür müssten rund um die Beschleunigungsröhre des LHC spezielle Testteilchensensoren installiert werden. Sie könnten das Gravitationsfeld der Protonen registrieren. Die technischen Details für die Installation solcher Sensoren werden laut der Universität Bremen derzeit untersucht.

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Wäre die Allgemeine Relativitätstheorie dann obsolet?

Angenommen, all das oben beschrieben geschieht und im LHC wird die gravimetrische Wirkung des ultraschnellen Teilchenstroms nachgewiesen, wäre die Allgemeine Relativitätstheorie dann obsolet?
Nein, keinesfalls könnten wir die ART dann zu den verstaubten Akten legen. Wir sprechen hier über die Randbereiche der Physik, die wir mit Technik untersuchen, die für den 1955 verstorbenen Einstein unvorstellbar gewesen ist.

Für den damaligen Kenntnisstand prophezeite er mittels seiner Mathematik wahre Wunder des Universums, wie zum Beispiel schwarze Löcher oder, dass die Zeit für bewegte Objekte langsamer vergeht. Auch wenn Einsteins Nachfolger Neues entdecken und Bewährtes überdenken sowie erweitern, wird die Allgemeine Relativitätstheorie Bestand haben.

Sie und etlich Weiteres, was Einstein zu Papier brachte, wird wohl auf ewig zu den einflussreichsten und wichtigsten Beschreibungen der Natur zählen, die jemals ein Mensch verfasst hat.