Warum ist unser Universum nicht kollabiert?

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Kosmisches Paradox: Glaubt man britischen Physikern, dürfte unser Universum gar nicht existieren. Denn es wäre schon Sekundenbruchteile nach dem Urknall wieder kollabiert – das zumindest besagen Modellrechnungen, die die kosmische Inflation und das Higgsfeld miteinander wechselwirken lassen. Nach Ansicht der Forscher bedeutet dies: Entweder einige der Daten und Schlussfolgerungen zur Inflation sind falsch, oder aber es gab im frühen Universum Teilchen und Kräfte, die in unserem Standardmodell bisher nicht vorkommen.

Direkt nach dem Urknall dehnte sich unser Universum innerhalb von Sekundenbruch-teilen enorm aus. Diese Phase der kosmischen Inflation erklärt viele heute beobachtbare Phänomene im Weltall, blieb aber lange eine umstrittene Theorie. Im März 2014 jedoch stießen Astronomen mit Hilfe des BICEP2-Teleskops in der Polarisation der Kosmischen Hintergrundstrahlung erstmals auf ein direktes Signal aus dieser turbulenten Phase: Die damals durch die Inflation verursachten Gravitationswellen hatten spezifische Muster in der Schwingungsrichtung der Strahlung hinterlassen.

Tumult im frühen Kosmos

Als Triebkraft für die Inflation gelten je nach Modell ein oder mehrere Skalarfelder, deren Energie der ungeheuren Anziehungskraft der Urmaterie entgegenwirkte und das Universum so quasi auseinanderschleuderte. Die genauen Mechanismen sind bisher allerdings ungeklärt – ebenso die Wechselwirkung der Inflation mit anderen Skalar-feldern wie dem Higgsfeld. Dieses Feld ist es gängiger Theorie nach, das allen Materie-teilchen eine Masse verleiht. Als Beleg dafür gilt die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012 am Teilchenbeschleuniger LHC des CERN.

Physiker um Robert Hogan vom King’s College London haben nun untersucht, ob und wie die kosmische Inflation das Higgsfeld beeinflusst haben könnte – und kamen dabei zu einer verblüffenden Erkenntnis: Eigentlich dürfte es unser Universum heute gar nicht geben. Denn Daten der BICEP2-Messungen zeigen, dass die kosmische Inflation enorme Energiefluktuationen im frühen Universum auslöste, die sich als Gravitationswellen bemerkbar machten.

Vom Sockel gestoßen

Aus der Teilchenphysik aber ist bekannt, dass das Higgsfeld bei Energiedichten oberhalb eines bestimmten Wertes seinen metastabilen Zustand verlässt und auf ein Minimum fällt, wie die Forscher erklären. Das ist vergleichbar einer Kugel, die von einer Senke in einem Berghang endgültig ins Tal rollt.

Wenn das aber während der Inflation passiert wäre, dann hätte unser Universum schon Sekundenbruchteile nach dem Urknall wieder in sich zusammenfallen müssen. Oder, wie es die Physiker ausdrücken: “Am Ende der Inflation oder kurz davor müsste das Higgs-feld in einen instabilen Minimum-Zustand rollen”, so Hogan und sein Kollege Malcolm Fairbairn. “Das aber ist inakzeptabel, denn wenn dies geschehen wäre, könnten wir heute nicht hier sein und darüber diskutieren.”

Messfehler oder völlig neue Physik?

Wie aber lässt sich dieses scheinbare Paradox auflösen? “Wir wissen, es muss irgend-einen physikalischen Weg geben, der das Higgsfeld davon abhält, in das Minimum zu rollen”, so die Physiker. Noch ist unklar, worum es sich dabei handeln könnte. Möglich wäre aber, dass Higgsfeld und Inflationsfeld auf irgendeine Weise so miteinander ver-koppelt waren, dass das Higgsfeld vor dem Abrutschen bewahrt wurde, wie die Forscher vorrechnen.

Es könnte aber auch sein, dass bestimmte Elementarteilchen wie die Top-Quarks eine andere Masse haben als angenommen – oder dass sogar noch weiter, bisher unbekannte Teilchen existieren. “Wenn sich die BICEP2-Daten weiterhin als korrekt erweisen, dann hätte dies spannende neue Auswirkungen auf die Teilchenphysik und unsere Sicht des Standardmodells”, so Hogan und Fairbairn.

Quellen: Royal Astronomical Society/scinexx.de vom 25.06.2014

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12 comments on “Warum ist unser Universum nicht kollabiert?

  1. Berechnungen berechnungen…
    Immer nur Berechnungen.
    Berechnungen auf der BAsis von unbewiesenen Annahmen (de rUrknall ist auch nur eine Theorie…)
    Man waren das noch zeiten wo Wissenschafft praktische Resultate lieferte, und nicht nur Berechnungen….

    1. Das hat sehr viel damit zu tun, dass Wissenschaftler vor allem Papers abliefern müssen um vorwärts zu kommen (das Geld und die Ehrgeizbefriedigung lassen grüssen). Auf Grund dieses Druckes wird enorm verifiziert und dadurch entstehen massenhaft Fehler. Dies, obwohl man es Dank Karl Popper mit seiner Mahnung zum Falsifizieren eigentlich besser weiss. Dieser Wissennschafts- und Erkenntnistheoretiker rotiert heute im Grab auf Hochtouren…

  2. Weil es “das Universum” nicht gibt. Es ist ein abstraktes, also menschengemachtes Konzept.
    Materie, Raum und Zeit werden zu einem zusammenhängenden Gebilde erklärt und dann wird sich gewundert, warum nichts zusammenpasst. Z. B. Relativität und Quantenmechanik. Z. B. ist die Inflationstheorie die unwahrscheinlichste, dennoch die Lehrmeinung. Leere kann weder entstehen, sich krümmen, aufblähen oder vergehen. Ganz zu schweigen von “parallelen Universen”.

    Entweder gibt es etwas (Objekt) oder nichts (Raum). Etwas das weder das eine noch das andere ist, soll es auch geben, laut Lehrmeinung, weil es mathematisch so ist – die Urknallsingularität z. B.. Das muss aber physikalisch nicht so sein. Ich empfehle das E-Buch “Die Physik des Nichts” (2012) von Raphael Haumann. Darin wird erläutert, wie heutige Theorien entstanden sind und welche Widersprüche sich dahinter verbergen. Grundsätzlich abweichende Meinungen werden von Anhängern der Lehrmeinung als Spinnerei betrachtet. Dieses Kadavergehorsam der Lehrmeinung nachzuhängen, ist die Spinnerei. Es ist nicht auszuschließen, dass die moderne Physik doch recht hat, damit bleiben aber fundamentale Widersprüche.

  3. Ich finde es vor allem albern, das man einem solchen Zahlenclown gehör schenkt.
    Da sUniversum ist da, also ist seine Berechnung falsch.
    Setzen 6.
    Aber ne, sojemand bekommt dann auchnoch Aufmerksamkeit in der Fachpresse und hier.
    “Wow sieh mal der hat was berechnet was eindeutig falsch is, geil”

    1. PS: Ich weiß, als Entschuldigung kommt nun: Sie wollen wissen warum es falsch ist.
      Hmm…. vieleicht weil der net rechnen kann?
      Also jedwenfalls, wenn ich in der Matheklausur falsch gerechnet habe, hat es auch keinen interessiert warum.

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