Dem Urknall auf der Spur

Neutrinos und Gravitationswellen

Will man bis zum Urknall zurückschauen, stellt sich ein großes Problem. Mit all unseren bisher gebauten Teleskopen bleiben die ersten 380.000 Jahre nach dem Big Bang verborgen. Wie ein undurchsichtiger Vorhang legt sich die Hintergrundstrahlung über diesen Blick zu den Anfängen unseres Universums.

Gravitationswellen im Universum Quelle: ZDF

Eine Hoffnung, diese Schwierigkeit doch noch zu überwinden, heißt "Warten auf einen großen Knall". Denn durch Supernovaexplosionen werden Milliarden von sehr ungewöhnlichen Teilchen frei: Neutrinos. Sie sind elektrisch neutral, besitzen kaum Masse und bewegen sich deshalb nahezu ungestört durchs All. Sie tragen unverfälschte Informationen von gewaltigen Ereignissen im Universum mit sich. Ziel der Forscher ist es, Neutrinos von Supernovaexplosionen zu finden und vielleicht sogar vom Urknall, um damit mehr über den Anfang des Weltalls zu erfahren.

Jagd nach Geisterteilchen

Neutrinos treffen auf Erde Art. 3 Quelle: ZDF


Doch diese "Geisterteilchen" lassen sich nicht so einfach einfangen. Treffen Neutrinos auf die Erde, so durchdringen sie zum größten Teil den Erdball, ohne Spuren zu hinterlassen. Um die Neutrinos dennoch beobachten zu können, begeben sich die Forscher in die Antarktis. Das Neutrino-Teleskop ist direkt am geografischen Südpol tief im Eis vergraben, geschützt vor störenden Einflüssen.

Forscher mit Neutrino-Teleskop Art.3 Quelle: ZDF
Neutrinos treffen auf Moleküle Quelle: ZDF


Hier will man beobachten, wie Neutrinos am Ende ihrer Reise durch das Erdinnere mit Wassermolekülen des antarktischen Eises zusammenstoßen. Bei diesem Zusammenstoß wird ein winziger Lichtblitz ausgelöst. Genau dieser Lichtblitz soll von Sensoren des Neutrino-Teleskops registriert werden. Sollte es in ferner Zukunft gelingen, durch solche Teleskope Botschaften vom Urknall zu empfangen, wäre das eine Sensation.

Geo 600

Wissenschaftler arbeiten noch an einer weiteren Methode, den Big Bang zu untersuchen. Der Urknall muss eine Welle durch den Raum ausgelöst haben. Wie bei einem Stein, der ins Wasser fällt, formen sich Wellenberge und -täler. Dieses Ereignis müsste die Erde auch heute noch kaum merklich verformen. Und genau diese Gravitationswellen wollen Wissenschaftler auch in Deutschland messen. Abgeschirmt von profanen Erschütterungen, etwa durch Verkehr, läuft in der Nähe von Hannover ein ehrgeiziges wissenschaftliches Projekt: GEO 600.

Supernovaexplosion mit Gravitatinswellen Art 3 Quelle: ZDF

Dazu haben die Forscher zwei 600 Meter lange Röhren auf dem Boden installiert. Im Inneren der Röhren verlaufen Laserstrahlen. Deren Lichtwellen überlagern sich am Schnittpunkt der Röhren. Im ungestörten Zustand ändert sich die resultierende Intensität der überlagerten Lichtstrahlen nicht. Doch wenn Gravitationswellen den Verlauf der Lichtstrahlen stören, sollte sich dieser Wert ändern. Damit wäre ein direkter Nachweis der Gravitationswellen gelungen. Das Problem bei der Messung liegt in der Größe des Effektes oder besser: in seiner Winzigkeit. Sendet uns das Universum ein solches Signal, müssten die Instrumente Längenunterschiede vom Durchmesser eines Atoms registrieren.

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