Die Quantenphysik und Einsteins allgemeine Relativitätstheorie sind die zwei Säulen, auf denen unser Verständnis des Universums ruht, wobei jede in der Beschreibung der Phänomene in ihren eigenen Maßstäben glänzt. Allerdings scheinen diese beiden Theorien unvereinbar zu sein, wenn es darum geht, die Quantenwelt mit der der Gravitation zu verbinden. Ein internationales Team von Forschern hat nun einen bedeutenden Schritt zur Lösung dieses Rätsels gemacht, indem sie die Gravitationskraft erstmals im mikroskopischen Maßstab gemessen haben.
Die Gravitation, diese Kraft, die uns an die Erde bindet und die Bewegung der Planeten lenkt, entzog sich lange einer quantenphysikalischen Beschreibung, im Gegensatz zu den drei anderen fundamentalen Kräften des Universums. Indem es gelungen ist, eine schwache Gravitationskraft zu detektieren, die auf ein winziges Partikel wirkt, ebnen die Wissenschaftler den Weg zu einer Theorie der "Quantengravitation".
Dieser Fortschritt ist nicht nur technischer Natur; er birgt das Potenzial, einige der tiefsten Fragen der Physik zu beantworten. Wie hat das Universum begonnen? Was passiert im Inneren eines schwarzen Lochs? Kann man alle fundamentalen Kräfte in einer einzigen Theorie vereinen?
Die Herausforderung, die Gravitation in einem so kleinen Maßstab zu messen, erforderte den Einsatz von supraleitenden magnetischen Fallen und extrem niedrigen Temperaturen, die sich dem absoluten Nullpunkt annähern. Unter diesen Bedingungen wurde die Gravitationskraft, von bisher unerreichter Schwäche von 30 attoNewtons, auf das Partikel detektiert.
Eine Illustration, die ein quantenmechanisches Experiment zur Untersuchung der Gravitation im kleinen Maßstab zeigt.
Kredit: Universität Southampton
Diese sorgfältige Arbeit ist nur der Anfang einer wissenschaftlichen Reise, die verspricht, die Grenzen unseres Wissens zu erweitern. Die Forscher planen bereits, die Masse der untersuchten Partikel weiter zu reduzieren und sich so der Welt der Quantenphysik noch weiter zu nähern.
Quelle: Science Advances