Forscher räumen Zweifel an Einsteins Theorie aus

85 Millionen Kilometer und Berechnungen bis 14 Nachkommastellen – auf dieser Basis konnten Bremer Wissenschaftler belegen: Das Genie Albert Einstein hatte Recht.

Albert Einstein
Der Physiker Albert Einstein veröffentlichte 1916 seine Allgemeine Relativitätstheorie - fast einhundert Jahre später wurde sie auch durch Bremer Forscher bestätigt. Bild: DPA | AP

Es ist vielleicht die Kernfrage der modernen Physik: Wie hängen Einsteins Relativitätstheorie und die Quantentheorie zusammen? Bislang ist es der Wissenschaft nicht gelungen, zu erklären, wie einerseits Masse den Raum und die Zeit beeinflusst (Allgemeine Relativitätstheorie) und wie sich physikalische Größen wie beispielsweise Energie oder Ladung überhaupt zusammensetzen (Quantentheorie). Mehr noch: Die beiden wichtigen Theorien der modernen Physik scheinen sich zu widersprechen. Es gibt zwar Denkmodelle, wie beide Wirkungsweisen zusammenhängen – die konnten jedoch noch nicht experimentell belegt werden. Deshalb steht auch die Frage im Raum, ob vielleicht Relativitäts- oder Quantentheorie fehlerhaft sind.

Bremer Forscher sehen Relativitätstheorie bestätigt

Dass die Relativitätstheorioe falsch sein könnte, halten Wissenschaftler aus Frankreich und aus dem Bremer Zentrum für Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) für zunehmend unwahrscheinlich. Denn sie belegten in einer bislang nicht dagewesenen Genauigkeit, dass in einer wesentlichen Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie kein Fehler nachweisbar ist.

Experiment im Fallturm: Was ist schneller: Feder oder Hammer?

Fallturm Bremen
Bild: ZARM Fallturm-Betriebsgesellschaft mbH

Dafür werteten die Wissenschaftler Messergebnisse von Satellitenexperimenten in der Erdumlaufbahn aus. Sie stellten fest, dass Objekte – egal wie schwer sie sind – innerhalb der Erdanziehung gleich schnell fallen, wenn alle anderen Störfaktoren wie beispielsweise der Luftwiderstand aufgehoben sind.

Ein freier Fall über 85 Millionen Kilometer

Fallturm im Technologiepark Bremen
In Bremen weithin sichtbar: Der Fallturm des Zentrums für Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation ist 146 Meter hoch und in Europa einzigartig.

Seit 2001 arbeiten die Bremer an dieser Frage, dem sogenannten Äquivalenzprinzip, und haben unter anderem im Fallturm den groben Beweis erbracht. Im fast luftleeren Raum fielen ein Hammer und eine Feder gleich schnell zu Boden. Jedoch war auf der Erde das Experiment zu ungenau, weil die Fallstrecke zu kurz war. Auch deshalb schoss die französische Raumfahrtagentur CNES im Jahr 2016 den Satelliten Microscope in die Erdumlaufbahn. Fast ein Jahr und viele hundert Erdumrundungen später konnten die Forscher nun eine Fallstrecke im luftleeren Raum von 85 Millionen Kilometern simulieren.

Bestätigung auf die 14. Nachkommastelle genau

Das Ergebnis: Die Daten des Experiments auf der einen Seite und die Berechnungen der Allgemeinen Relativitätstheorie auf der anderen Seite gleichen sich bis auf die 14. Nachkommastelle. "Das Leistungsvermögen des Satelliten ist viel besser als erwartet", sagt der wissenschaftliche Leiter der CNES-Mission Pierre Touboul. Das Ergebnis sei von großer Bedeutung und werde sicherlich zur Überarbeitung einiger Theorien führen, die gegen die Allgemeine Relativitätstheorie argumentiert hätten.

  • Alexander Drechsel