Uhren, die in einer Raumsonde in die Nähe der Sonnenoberfläche gebracht werden, könnten darüber entscheiden, ob die Stringtheorie, derzufolge die kleinsten Bausteine unserer Welt winzige, schwingende Fäden sind, richtig ist. Das berichtet Steve Lamoreaux vom Los Alamos National Laboratory im Fachmagazin Nature (Bd. 416, S. 803).
Die Stringtheorie ist aus dem Versuch hervorgegangen, einige grundlegende Probleme der Teilchenphysik zu lösen. Der Stringtheorie zufolge entstehen die bekannten physikalischen Teilchen wie Elektronen oder Quarks aus den Schwingungen von winzigen Fäden, den so genannten Strings. Für die bisher in Teilchenbeschleunigern durchführbaren Experimente sind die Voraussagen der Stringtheorie mit denen der Standardtheorie der Teilchenphysik so gut wie identisch, so dass diese Experimente bisher keine Entscheidung zwischen den beiden Theorien herbeiführen konnten.
Eine solche Entscheidung könnten aber winzige Gangunterschiede von Atomuhren liefern, die man in ein starkes Gravitationsfeld bringt. Gemäß Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vergeht die Zeit in starken Gravitationsfeldern langsamer. Eine Variante der Stringtheorie behauptet darüber hinaus, dass die so genannte Feinstrukturkonstante in Wirklichkeit keine Konstante ist, sondern sich in starken Gravitationsfeldern ebenfalls ein wenig ändert. Die Feinstrukturkonstante ist für die Größe aller elektromagnetischen Wechselwirkungen verantwortlich und steuert damit auch die physikalischen Prozesse in Atomuhren.
Zwei NASA-Wissenschaftler, Lute Maleki und John Prestage, haben vorgeschlagen, eine Raumsonde mit verschiedenen Atomuhren näher als zwei Sonnendurchmesser, also etwa drei Millionen Kilometer, an die Sonne heranzubringen. Zum Vergleich: Der sonnennächste Planet Merkur umkreist die Sonne in einem Abstand von 58 Millionen Kilometer.
Während der Annäherung an die Sonne wäre die Schwerkraft stark genug, um eine Messgenauigkeit von eins zu zehn Billiarden zu erreichen. Um einen Unterschied zwischen den Vorhersagen von Stringtheorie und Standardtheorie der Teilchenphysik nachweisen zu können, wäre bereits eine Messgenauigkeit von eins zu zehn Milliarden ausreichend.
Axel Tillemans
