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NOBELPREISE 2011: PHYSIK


Unsere Sonne ist ein Atomreaktor mit einem Durchmesser von 1,4 Millionen Kilometern. Lange wusste man nicht, woher die schier unermesslichen Energiemengen kommen, die von der Sonne abgegeben werden. Erst nachdem man erkannt hatte, dass Albert Einsteins spezielle Relativitätstheorie die Energie im Atomkern richtig beschrieben hatte, konnte man sich der nächsten schwierigen Frage widmen: Woher kommen die schweren Elemente wie Gold, Radium oder Uran?

In den Naturwissenschaften werden die Elemente nummeriert. Wasserstoff (Nr. 1) besteht aus den kleinsten Atomen, Uran (Nr. 92) besteht aus vergleichsweise großen Atomen. Wenn unsere Sonne ihre reichlich vorhandenen Wasserstoffatome zu den etwas größeren Heliumatomen fusioniert, wird viel atomare Energie frei. Die Natur der Sterne kann das Fusionieren weiter treiben bis hin zu den Eisenatomen, die im „Energieranking“ die tiefste Stelle markieren. Sämtliche theoretischen Berechnungen zeigen, dass Elemente, die schwerer als Eisen sind, wie etwa Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Zinn, Uran usw. im Inneren unserer Sonnen bei „Normalbetrieb“ nicht entstehen können. Ein atomar glühender Stern setzt zwar Unmengen an Energie um, aber zur Bildung schwerer Elemente reicht das nicht aus.

Die Lösung lieferte Einstein mit seiner allgemeinen Relativitätstheorie. Die benötigte Energie zur Bildung schwerer Elemente wurde in der Schwerkraft gefunden. Wenn ein Stern seinen Wasserstoff aufgebraucht hat, geht er zum so genannten Kohlenstoffbrennen über, er wächst und wird zum „Roten Riesen“. In einigen Milliarden Jahren wird unsere Sonne die inneren Planeten samt Erde abfackeln. Besonders große Sterne kollabieren jedoch nach dem Kohlenstoffbrennen so heftig, dass laut Einstein eine Schwerkraftenergie frei wird, die den Stern für einige Wochen so hell leuchten lässt, wie eine ganze Galaxie. Das nennt man eine Supernova.

Saul Perlmutter, Adam Riess (jeweils USA) und Brian Schmidt (Australien) bekamen den diesjährigen Physiknobelpreis, weil sie einen bestimmten Typ von Supernovae als Referenz für Entfernungsmessungen verwendeten. Alle sechs Sekunden reißt es irgendwo im Universum einen Stern auseinander, es benötigt lediglich Geduld, diese Explosionen auch zu finden. Als die Nobelpreisträger die Messdaten verglichen, stellten sie erschrocken fest, dass sich das Universum mit stetig wachsender Geschwindigkeit ausdehnt. Das hatte seinerzeit schon Einstein vermutet, doch damals hatte er seiner eigenen Theorie misstraut. Die drei diesjährigen Nobelpreisträger haben Einstein nun bestätigt und mit Hilfe exakter Supernovamessungen ein neues Kapitel über die Geschichte des Universums geschrieben

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© 2011 Rudolf Öller, Bregenz