20.4.2006, 12:26 Uhr
Neue Hinweise auf veränderliche Naturkonstanten
Die Elementarteilchen hatten vielleicht nicht immer ihre heutigen Massen. Entsprechende Hinweise präsentiert eine internationale Forschergruppe im Fachblatt "Physical Review Letters". Ihren Labormessungen und Teleskopbeobachtungen zufolge, scheint sich das Massenverhältnis von Proton und Elektron in den letzten zwölf Milliarden Jahren leicht verändert zu haben.
Das Proton, einer der Bausteine des Atomkerns, ist rund 1.836-mal schwerer als das aus der Atomhülle bekannte Elektron. "Die Standardphysik liefert keine Erklärung dafür, warum das Massenverhältnis gerade diesen Wert aufweist oder warum er veränderlich sein sollte", erläutert Wim Ubachs von der Vrije Universiteit Amsterdam. Dagegen machten Erweiterungen der Physik wie Superstring- oder M-Theorie entsprechende Vorhersagen.
Seit geraumer Zeit verfolgen theoretische Physiker und Mathematiker die Idee, dass sich die Naturkonstanten im Laufe der Zeit ändern. Ubachs und Kollegen gingen dieser Vermutung nach, indem sie im Labor die Strahlungsabsorption von molekularem Wasserstoff (H2) im ultravioletten Bereich vermaßen. Die Resultate verglichen sie mit dem Absorptionsspektrum von Wasserstoff vor etwa zwölf Milliarden Jahren, wie es sich dem Licht zweier extrem weit entfernter Galaxien aufgeprägt hat.
Bei welchen Wellenlängen Atome und Moleküle Licht absorbieren, hängt unter anderem vom Massenverhältnis von Proton und Elektron ab. Dieser Wert scheint heute etwa 0,002 Prozent niedriger zu liegen als kurz nach der Entstehung des Universums, ermittelten die Forscher. Die Resultate müssten allerdings durch weitere Untersuchungen bestätigt werden, betonen sie.
Derzeit arbeiten Ubach und Kollegen daran, das Wasserstoff-Spektrum mit noch höherer Präzision zu vermessen. Auf diese Weise könnte es vielleicht einmal möglich sein, eine Veränderung bei Labormessungen im Abstand einiger Jahre festzustellen - falls das Massenverhältnis tatsächlich variieren sollte.
Forschung: Elmar Reinhold, Ruth Buning, Urs Hollenstein und Wim Ubachs, Laser Centre, Vrije Universiteit Amsterdam, und Laboratorium für Physikalische Chemie, ETH Zürich; Alexandre Ivanchik, Ioffe Physical Technical Institute, Sankt Petersburg; Patrick Petitjean, Institut d'Astrophysique de Paris und Observatoire de Paris
Veröffentlichung Physical Review Letters, DOI 10.1103/PhysRevLett.96.151101
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Homepage Wim Ubachs
Constants, Units, and Uncertainty
Naturkonstanten und Universum
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