Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2014

Die schönsten Träume von Freiheit werden im Kerker geträumt.
(Friedrich Schiller)

27. Juli 2024

Die dunkle Seite der Macht in den Star Wars-Filmen erscheint ebenso unheimlich wie die dunkle Materie und die dunkle Energie, von denen regelmäßig in Wissenschaftssendungen die Rede ist. Angeblich ist das Weltall voll davon. Was ist dunkle Materie und warum reden die Kosmologen darüber?

Der große englische Physiker Isaac Newton zog 1665 wegen der Pest zu Verwandten auf das Land. Dort hatte der als Waise aufgewachsene junge Mann viel Zeit zum Nachdenken. Er entwarf eine Handvoll physikalisch-mathematischer Formeln und veränderte für immer die Welt. Er entwickelte eine Gleichung für die Schwerkraft, die heute die Grundlage der Raumfahrt bildet. Mit dieser Formel kann man die Bewegung der Himmelskörper berechnen und voraussagen. Newtons Gleichung gilt nicht nur für unser Sonnensystem, sondern auch für die Bewegung von Sternen in einer Galaxie. Die Geschwindigkeit, mit der sich ein Stern samt seinen Planeten bewegt, ist von der Masse anderer Sterne innerhalb der Flugbahn des Sterns und vom Abstand zum Zentrum der Galaxie abhängig. Je mehr Masse innerhalb der Flugbahn eines Sterns ist, desto schneller bewegt er sich. Je größer der Abstand vom Zentrum der Galaxie ist, desto langsamer zieht der Stern seine Kreise.

In den Zwanzigerjahren des 20. Jahrhunderts erkannten die Astronomen, dass etwas nicht stimmt. Die Masse der Milchstraße musste wegen der hohen Geschwindigkeit der Sterne größer sein als angenommen, aber das beunruhigte damals niemanden. Es lag halt irgendein Fehler vor, den irgendjemand irgendwann schon finden würde. Im Laufe der Jahrzehnte wurden die Messungen genauer. Demnach mussten alle Galaxien mehr Materie enthalten als zu sehen ist. Der Begriff „sehen“ beschränkt sich nicht auf das sichtbare Licht, sondern auf jede Form von Licht, und dazu zählen auch alle Radiofrequenzen, Mikrowellen, Infrarot-, Ultraviolett- und Röntgenstrahlen. Jede Materie strahlt irgendeine Form von Licht aus, auch wir Menschen. Unser infrarotes Licht kann man mit Nachtsichtgeräten in sichtbares Licht umwandeln.

Das geisterhafte Ding, von dem bis heute niemand weiß, ob es tatsächlich existiert, nennt man „dunkle Materie“. Sie strahlt nicht und ist daher unsichtbar. Da Materie laut Relativitätstheorie in Energie umgewandelt werden kann, muss es auch eine „dunkle Energie geben“. Es gab Kosmologen und Physiker, die eine Diskussion über die  dunkle Materie für einen Streit um des Kaisers Bart hielten, bis CERN-Physiker in Genf verkündeten, dass es mit Hilfe des größten Teilchenbeschleunigers der Welt möglich sein könnte, Spuren dunkler Materie und dunkler Energie nachzuweisen. Falls das gelänge, wäre das eine der größten Entdeckungen aller Zeiten. 

E = mc²

Helden der Wissenschaft:
Max Planck
(1858-1947) entdeckte den Quantensprung, das Allerkleinste, was die Natur an Energie zu bieten hat. In der Folge versuchte er mehrfach, seine eigene bahnbrechende Theorie zu widerlegen, was ihm nicht gelang.