Widerspruch zur Inflationstheorie: Kein Feld, sondern Tachyonen sollen das Universum aufgeblasen haben

Gemäß Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie kann ein Universum ? abhängig von seiner Materiedichte ? positiv oder negativ gekrümmt sein. Diese Krümmung können wir als Bewohner des Universums zwar nicht direkt “sehen”, aber wir können sie aufgrund der Verteilung der Galaxien abhängig von ihrer Entfernung von uns feststellen. Ergebnis dieser Beobachtungen: Die Krümmung ist weder positiv noch negativ, sondern exakt auf Null ausbalanciert. Die Inflationstheorie erklärt dies mit der Annahme, das Universum habe sich in den ersten Sekundenbruchteilen seiner Existenz um einen ungeheuren Faktor ausgedehnt und dabei jede eventuell vorhandene Krümmung nivelliert.

Die treibende Kraft für diese Ausdehnung ist ein von manchen Physikern “Inflaton” genanntes Kraftfeld, das in der Theorie “vom Himmel fällt”. “Wir wissen nicht, wie wir die Existenz dieses Feldes erklären sollen. Tachyonen tauchen dagegen in den Stringtheorien unvermeidlich auf”, kommentiert Alexander Feinstein von der Universität des Baskenlandes die neue Theorie von Sen und Gibbons.

In der Theorie der beiden Stringtheoretiker tauchen die Tachyonen beim Zerfall so genannter D-Brane auf. Das sind mehrdimensionale Räume, die neben den Strings die Grundelemente der Stringtheorie bilden. Die Stringtheorie wurde als Konkurrent zur Standardtheorie der Teilchenphysik formuliert, um einige grundlegende Probleme der Teilchenphysik zu lösen. Die herkömmlichen Teilchen und Kräfte entstehen in der Stringtheorie aus den Schwingungen winziger Fäden, den so genannten Strings.

Gemäß den Rechnungen von Sen und Gibbons erzeugen die Tachyonen einen negativen Druck, der als Gegenpol zur Gravitation für die Ausdehnung des Universums verantwortlich ist. Die Existenz dieser noch nie nachgewiesenen Teilchen, die sich mit Überlichtgeschwindigkeit bewegen, widerspricht nicht notwendigerweise Einsteins Spezieller Relativitätstheorie. Man kann die sich ergebenden Paradoxien, wie Informationsübertragungen in die Vergangenheit, dadurch umgehen, dass man für die Tachyonen negative Energiezustände erlaubt.

Erst vor kurzem hatten die beiden Kosmologen Paul Steinhardt und Neil Turok eine andere Synthese aus Kosmologie und Stringtheorie vorgeschlagen.