03.07.06

Die dunkle Materie

Physik: Hamburger Forscher auf der Suche nach der Weltformel. Der Blick in die Tiefen des Alls enthüllte: Das Universum ist anders als bisher gedacht. Warum das so ist, weiß niemand. Hamburger Forscher wollen das Rätsel jetzt lösen.

Von Angela Grosse

Hamburger Forscher wollen eines der größten Rätsel der Wissenschaft knacken. Der Blick in die Tiefen des Alls offenbarte in den vergangenen fünf Jahren die überraschende Erkenntnis, daß das Universum anders tickt als unser Sonnensystem. "Die neuen Beobachtungen der Kosmologie stellen unser Bild vom Universum auf den Kopf, zwingen uns eine kopernikanische Wende auf. Während fast die gesamte Masse unseres Sonnensystems in der Sonne steckt und sichtbar ist, ist es im Universum genau anders herum: Die Masse der Sterne, die so schön am Himmel strahlen, beträgt gerade einmal vier Prozent. 96 Prozent sind dunkle Energie und dunkle Materie. Warum das so ist, das wollen wir verstehen", sagt Prof. Jan Louis. Der Hamburger Uni-Physiker koordiniert den neuen Sonderforschungsbereich (SFB) "Teilchen, Strings und frühes Universum: Struktur von Materie und Raum-Zeit". Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB in den kommenden vier Jahren mit 1,5 Millionen Euro pro Jahr. In 17 Teilprojekten werden theoretische und experimentelle Physiker der Uni Hamburg und des Deutschen Elektronen-Synchrotron (Desy) in Hamburg und Zeuthen, Mathematiker der Uni Hamburg und Astrophysiker der Hamburger Sternwarte in Bergedorf dieses Zukunftsthema bearbeiten - eine Herkulesaufgabe. Insgesamt 21 Forscher leiten die Projekte, weitere 23 Forscher beispielsweise aus St. Petersburg werden mitwirken. In Hamburg ballt sich brillante Kenntnis über Teilchenphysik, Kosmologie und Stringtheorie wie sonst nirgendwo in Deutschland. "Auch im weltweiten Vergleich stehen wir sehr gut da, selbst wenn wir leider kein Institut für dieses Forschungsthema haben, wie die US-Universitäten Stanford und Chicago oder die britische Uni Cambridge", sagt Prof. Louis. Diese Unis mußten die Institute auch gründen, damit sie Wissenschaftler gewinnen konnten, die diese Herkulesaufgabe bearbeiten können. Der internationale Wettstreit wird spannend werden.

Zunächst einmal warten Teilchen- wie Astrophysiker darauf, daß der neue Teilchenbeschleuniger Large-Hadron-Collider (LHC) am Cern bei Genf (Schweiz) im kommenden Jahr seine Arbeit aufnimmt. "Theoretische Überlegungen legen nahe, daß es noch weitere Teilchen gibt. Wir hoffen, daß diese am LHC entdeckt werden", sagt Prof. Louis.

Die Wissenschaftler sind auch deshalb so gespannt, weil die beste Erklärung für die geheimnisvolle dunkle Materie ist, daß sie von einem bislang unbekannten Elementarteilchen gebildet wird. In der Verknüpfung von Teilchenphysik und Kosmologie hat Desy Pionierarbeit geleistet. Inzwischen sei klar, daß das frühe Universum ein Teilchenbeschleuniger war, erläutert Prof. Louis - ein rätselhafter allerdings. In den letzten fünf Jahren gab es spektakuläre Beobachtungen, die das gut fundierte Theoriegebäude ins Wanken brachten. So weiß man heute, wie sich im Laufe der Zeit die Galaxien gebildet haben, man weiß auch, daß sich das Universum immer schneller ausdehnt. Dafür sei die dunkle Energie verantwortlich, deren Ursprung allerdings ungeklärt ist. Auch diesen wollen die Hamburger Forscher ergründen.

Eines ist bereits jetzt klar: Die bekannten mathematisch-physikalischen Modelle werden nicht ausreichen. Die Wissenschaftler werden viel Arbeit leisten müssen, um die Beobachtungen mathematisch zu erklären. Wie auch andere Physiker und Mathematiker setzt Prof. Louis dabei auf die sogenannte Stringtheorie. Sie ist gegenwärtig die beste Kandidatin, um die Physik von Teilchen und Universum, Mikro- und Makrokosmos zu verzahnen.

Wem dieses gelingt, der wird dem alten Traum von einer Weltformel einen guten Schritt näher sein.

Was ist das Cern?: Die europäische Organisation für Kernforschung ist das weltgrößte Teilchenphysik-Labor. Der Name leitet sich vom französischen Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire ab. Das 1951 gegründete Gremium soll physikalische Spitzenforschung in Europa ermöglichen.

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