Das Jüngste Gericht: Die Wissenschaft der Scheibenwelt 4 (German Edition)

ergeben auch keinen Sinn. Nahe am Zentrum rotiert die Galaxis ziemlich langsam, doch die Rotation wird schneller, je weiter man nach außen kommt – nur dass sie sich auf einen festen Wert einstellt, wenn man weit genug draußen ist. Es ist, als ob die äußeren Regionen der Galaxis wie eine starre Scheibe rotierten. Doch sowohl die Newton’sche als auch die Einstein’sche Gravitation erfordern, dass sich die Drehgeschwindigkeit in den äußeren Regionen der Galaxis verringert – im Gegensatz zu dem, was beobachtet wird. Und praktisch alle Galaxien verhalten sich auf diese unerwartete Weise.
    Das dritte Problem ist die Entdeckung aus dem Jahr 1998, dass sich die Ausdehnung des Universums beschleunigt, was zu einer kosmologischen Konstante größer als null passt. Diese Entdeckung beruht auf Beobachtungen, die das High-z Supernova Search Team zur Rotverschiebung bei Typ-I-Supernovae durchgeführt hat, und wurde 2011 mit den Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
    Die vorherrschenden kosmologischen Anschauungen behandeln diese Probleme, indem sie drei zusätzliche Annahmen anpappten. Die erste ist die Inflation, wonach das gesamte Universum in außerordentlich kurzer Zeit zu riesiger Größe expandierte.* [* Es sei daran erinnert, dass Inflation »Aufblähung« bedeutet. – Anm. d. Übers. ] Die Zahlen sind schockierend: Zwischen 10 –36 und 10 –32 Sekunden nach dem Urknall nahm das Volumen des Universums um einen Faktor von mindestens 10 78 zu. Die Ursache für dieses rapide Wachstum – eine Explosion, der gegenüber der Urknall, mit dem alles begann, völlig verblasst – ist, wie man uns sagt, ein Inflatonenfeld. (Nein, kein »Inflationsfeld«: Ein Inflaton ist – nun ja, ein Quantenfeld, welches Inflation bewirkt.) Diese Theorie passt sehr gut zu vielen Beobachtungen. Der wichtigste Haken ist das Fehlen jedes direkten Beweises für die Existenz eines Inflatonenfeldes.
    Um das Problem mit den galaktischen Rotationsverläufen zu lösen, nehmen Kosmologen die Existenz dunkler Materie an. Das ist eine Materieform, die nicht anhand der von ihr ausgesandten Strahlung beobachtet werden kann, weil sie keine aussendet, jedenfalls nicht in Mengen, die von hier aus zu beobachten wären. Es ist durchaus plausibel, dass ein großer Teil der Materie im Universum nicht zu beobachten sein könnte, doch was wir indirekt ableiten können, führt zu dem Schluss, dass die dunkle Materie – was immer sie sein mag – nicht aus den Elementarteilchen besteht, von denen wir auf der Erde wissen. Es ist eine sehr fremdartige Art von Materie, die mit allem anderen hauptsächlich über die Schwerkraft in Wechselwirkung tritt. Keine solchen Teilchen sind jemals beobachtet worden, doch es gibt mehrere miteinander konkurrierende Annahmen, was sie sein müssten. Der Favorit dabei sind WIMP s (weakly interacting massive particles, schwach wechselwirkende massereiche Teilchen). Trotz zahlreicher Theorien ist die exakte Natur der dunklen Materie noch offen.
    Die Beschleunigung der Expansion des Universums wird »dunkler Energie« zugeschrieben, was nicht viel mehr ist als ein Name für »das Zeug, das die beschleunigte Expansion hervorruft«. Allerdings, um der Wahrheit die Ehre zu geben, ergänzt durch eine eingehende Analyse, welche Art Wirkung dieses Zeug haben muss, und Vorschläge, was es sein könnte. Eine Möglichkeit ist Einsteins kosmologische Konstante.
    Bis vor Kurzem behoben diese drei Dei ex machina die meisten wesentlichen Diskrepanzen zwischen der naiven Urknall-Theorie und den immer raffinierteren Beobachtungen. Die Einführung dieser drei Elemente einer neuartigen Physik, alle aus dem Stegreif produziert und ohne von nennenswerten unabhängigen Beobachtungen gestützt zu sein (im Gegensatz zu dem, was sie erklären sollen), konnte pragmatisch gerechtfertigt werden – sie funktionierten, und nichts anderes schien zu funktionieren. Doch mittlerweile gewinnt die Erkenntnis an Raum, dass die erste dieser Aussagen nicht länger zu halten ist, die zweite aber leider durchaus noch. Eine wachsende Minderheit von Kosmologen hat den Verdacht, dass drei Dei ex machina mindestens zwei zu viel sind, um zufriedenzustellen.
    Man hat inzwischen erkannt, dass ein Inflatonenfeld, wenn es denn existiert, sich nicht einmal einschaltet und später aufhört zu wirken, wie es in der üblichen Erklärung für die Struktur unseres Universums angenommen wird. Vielmehr kann das Inflatonenfeld überall und jederzeit in Aktion treten, und das