Dann ? so die Idee des Michelson-Morley-Experiments ? muss der Lichtäther aber auch nachweisbar sein. Während der Bewegung der Erde um die Sonne durchdringt die Erde den ruhenden Lichtäther. Genau wie sich Schall entgegen der Windrichtung langsamer ausbreitet als Schall in ruhender Luft, so sollte die Lichtgeschwindigkeit davon abhängen, ob das Licht sich in die gleiche Richtung wie die Erde ausbreitet oder aber in entgegengesetzter Richtung.
Doch Michelson und Morley fanden keine Änderung der Lichtgeschwindigkeit. Egal, ob das Licht sich mit oder entgegen der Erdbewegung ausbreitete ? seine Geschwindigkeit war immer dieselbe. Zwei Jahrzehnte später machte dann Albert Einstein kurzen Prozess mit der Äthertheorie. Er verwarf die Existenz eines Äthers als universelles Bezugssystem und postulierte stattdessen die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit. Das war die Geburt seiner Speziellen Relativitätstheorie.
Heute versuchen Physiker, Einsteins Spezielle Relativitätstheorie mit modernen Versionen des Michelson-Morley-Experimentes zu widerlegen. Der Grund: Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, die die Spezielle mit einschließt, und die Quantentheorie sind miteinander unvereinbar. In den meisten Fällen spielt dies keine Rolle, da die Allgemeine Relativitätstheorie sich bevorzugt mit dem Weltall als ganzem, die Quantentheorie sich dagegen bevorzugt mit winzigen physikalischen Teilchen beschäftigt. Doch bei bestimmten Phänomenen wie beispielsweise bei Schwarzen Löchern oder beim Urknall braucht man eine Theorie, die Quantentheorie und Relativitätstheorie miteinander aussöhnt.
Unter dem Überbegriff “Quantengravitation” gibt es zahlreiche Varianten solch einer Theorie. Der Grund für die Variantenvielfalt ist naheliegend: Es gibt bisher kaum experimentelle Ergebnisse, die unter den Theorien die Spreu vom Weizen trennen könnten.
Doch einige Theorienvarianten sind jetzt ins Wanken geraten. Und zwar deshalb, weil ein kürzlich durchgeführtes hochpräzises Michelson-Morley-Experiment immer noch keine Abweichungen von den Vorhersagen der Relativitätstheorie gefunden hat, die aber von einigen dieser Theorien gefordert werden. Eine Gruppe um Stephan Schiller von der Universität Düsseldorf und Achim Peters von der Humboldt-Universität Berlin konnte zeigen, dass mögliche Änderungen der Lichtgeschwindigkeit nicht größer als eins zu einer Billiarde sind. Zum Vergleich: Beim ursprünglichen Experiment von Michelson und Morley lag diese Grenze bei eins zu 100 Millionen.
Auch solch ein negatives Ergebnis bringt die Forscher weiter. “Bis vor kurzem waren selbst solche experimentellen Ergebnisse über Aussagen der Quantengravitationstheorien unmöglich”, sagt David Mattingly von der Universität von Kalifornien in Davis. “Die Theoretiker mussten ihre Theorien bisher nie an experimentelle Ergebnisse anpassen ? weil es solche Experimente einfach nicht gab.”
Mit Unterstützung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) plant die deutsche Forschergruppe jetzt den Bau des Satelliten OPTIS, der die Präzision des Experimentes noch einmal um den Faktor Tausend erhöhen soll. Eine Zusage der Europäischen Weltraumbehörde ESA über eine Beteiligung steht noch aus.
