Physik-Revolution: Quanten- und Relativitätstheorie endlich vereint

Zum ersten Mal ist es Forschern gelungen, ein mathematisches Modell zu entwickeln, das zeigt, dass Albert Einsteins Allgemeine Relativitäts­theorie und die Quantenphysik sich in einem System miteinander ver­ei­nen lassen.

Die lange Suche nach der Einheit

Die Relativitätstheorie beschreibt die Beziehung zwischen Raum, Zeit und Gravitation. Die Quantenphysik ist der Zweig der Wissenschaft, der sich mit dem Verhalten grundlegender Teilchen wie Elektronen und Photonen befasst. Beide sind für die moderne Physik essenziell, existierten bisher aber weitgehend nebeneinander.

"Wir haben bewiesen, dass die Einsteinsche Feldgleichung der Allgemeinen Relativitätstheorie tatsächlich eine relativistische quantenmechanische Gleichung ist", erklärte ein Forscher-Team jetzt in einem aktuellen Paper, das im Journal Astroparticle Physics veröffentlicht wurde.


Das neue Modell schlägt eine Brücke zwischen der Physik, die die makroskopische Welt regiert, und derjenigen, die die mikroskopische Welt beschreibt. Damit könnte es jedes physikalische Phänomen erklären, das der Menschheit bekannt ist - von der mysteriösen Dunklen Materie im Universum bis zu den Photonen, die von der Taschenlampe eines Smartphones ausgesendet werden. "Bislang gibt es keine allgemein anerkannte Theorie, die alle physikalischen Beobachtungen erklärt", fügen die Forscher hinzu. Sie behaupten, dass ihre Theorie die Grundlagen der Physik infrage stellen und unser Verständnis des Universums verändern könnte.

Bislang war es Wissenschaftlern nicht gelungen, die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik zu vereinen, da beide Theorien das Universum auf grundlegend unterschiedliche Weise beschreiben. Versuche etwa, beide Theorien in der Nähe von Schwarzen Löchern anzuwenden, führten zu widersprüchlichen Ergebnissen.

Neue Erklärungen

Um diese Lücke zu schließen, entwickelten die Forscher ein mathematisches Modell, das die Masse und Ladung von Leptonen - fundamentalen Teilchen - im Hinblick auf die Wechselwirkungen zwischen der Energie eines Feldes und der Krümmung der Raumzeit neu definiert. Dieses Modell könnte Antworten auf langjährige Rätsel wie den Kollaps von Schwarzen Löchern, die Bedingungen während des Urknalls und die Verschränkung von Raum und Zeit liefern.

Weiterhin könnte es helfen, neue Phänomene zu erklären, die mit dem James-Webb-Weltraumteleskop beobachtet wurden, wie etwa die Existenz von Galaxien bereits 300 Millionen Jahre nach dem Urknall – Ereignisse, die bisher als unmöglich galten. Die neue Theorie könnte damit einen wichtigen Schritt zur vollständigen Vereinigung der Relativitätstheorie und Quantenphysik darstellen und unser Verständnis des Universums grundlegend erweitern. Oder aber sie stellt sich in der fachlichen Diskussion als unzutreffend heraus, das wird der Bewertungs-Prozess des publizierenden Journals in der nächsten Zeit zeigen.


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