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12.03.2010 00:00

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie auf kosmologischen Distanzen bestätigt

Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie hält auch auf kosmologischen Distanzen stand. Dies konnte eine internationale Forschungsgruppe, darunter Physikprofessor Uros Seljak und sein Team von der Universität Zürich, in einem in Nature publizierten Artikel zeigen. Gleichzeitig erbrachten die Forscher einen indirekten Beweis für die Existenz von Dunkler Materie.


Dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt – dies ist inzwischen eine anerkannte kosmologische Tatsache. Doch über die Ursachen, die diesem Phänomen zugrunde liegen, gehen die Meinungen auseinander: Für die einen Forscher ist es die Dunkle Energie, die für die beschleunigte Ausdehnung verantwortlich ist. Andere Exponenten dagegen vertreten die Ansicht, dass Universum beschleunigt ausdehnt, weil sich Gravitation in kosmologischen Dimensionen verändert.  Veränderungen der Gravitation werden zudem auch von den Wissenschaftlern, welche die Existenz von Dunkler Materie verneinen, ins Feld geführt. Diese beiden  Auffassungen stehen im Widerspruch zu der von Einstein entwickelten Gravitationstheorie, der allgemeinen Relativitätstheorie. In unserem Sonnensystem durchgeführte Präzisionsmessungen haben Einsteins Theorie bislang stets bestätigt. Doch in kosmologischen Dimensionen wurde die Theorie bis jetzt noch nicht stringent geprüft. Eine internationale Forschungsgruppe, darunter Professor Uros Seljak und sein Team von der Universität Zürich, stellte Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie nun erstmals in bislang noch nie da gewesenen Grössenordnungen auf eine harte Probe. Finanziert wurde das  Projekt u.a. aus Mitteln des Schweizerischen Nationalfonds.

Indirekter Beweis für Dunkle Materie

Für ihre Untersuchungen kombinierten die Forscher drei getrennte kosmologische Phänomen: Schwache Gravitationslinseneffekte, die Tatsache, dass Galaxien Haufen bilden und die Wachstumsrate von Strukturen in kosmologischen Zeiträumen. Für ihre Analysen führten sie Messungen an einer Stichprobe von 70'000 leuchtenden roten Galaxien aus dem Sloan Digital Sky Survey (SDSS) durch, einem internationalen Projekt, das einen Viertel des Himmels durchmustert. Dieser Bereich zeigt den Zustand des Universums vor 3.5 Milliarden Jahren, als sich das Universum bereits beschleunigt ausdehnte. Eventuelle Abweichungen oder Widersprüche zu Einsteins Allgemeinen Relativitätstheorie müssten dort besonders deutlich ausfallen. Die neuen Messungen umfassten intergalaktische Distanzen und Strecken, die um 11 Grössenordnungen über den klassischen Messungen im Sonnensystem lagen. Doch selbst auf diesen Distanzen konnten keinerlei Abweichungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie festgestellt werden. Einsteins Theorie erfährt somit auch auf kosmologischer Ebene eine Bestätigung. Gleichzeitig liefern die neuen Resultate einen indirekten Beweis für die Existenz der Dunklen Materie. 

LiteraturR. Reyes, R. Mandelbaum, U. Seljak, T. Baldauf, J. E. Gunn, L. Lombriser, R. E. Smith, Confirmation of general relativity on large scales from weak lensing and galaxy velocities. Nature, March 11, 2010, S. 256-258, DOI 10.1038/nature08857

Abbildung:Nicht zufällig verteilt – Galaxien sind im Raum nicht zufällig verteilt, sondern bilden Haufen. Jeder Punkt entspricht einer Galaxie, die rund 100 Milliarden Sterne umfasst. Die Distanzen zwischen den Galaxien beträgt typischerweise 100 Millionen Lichtjahre. Bild: Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Kontakt:Prof. Uros Seljak, Theoretische Physik, Universität Zürich, Tel. +41 44 63 55813, E-Mail seljak@physik.uzh.ch, Skype-Number: 001 510 400 4833Die

Mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät (MNF) ist eine der sieben Fakultäten der Universität Zürich (UZH). Mit ihren über 120 Professorinnen und Professoren an 11 Instituten lehrt und forscht die MNF auf höchstem Niveau. In den Bereichen Life Sciences und Umweltwissenschaften zählt die MNF der UZH gemäss Shanghai-Ranking zu den europäischen Top-Adressen (Rang 5). 


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