6 Ungelöste Rätsel der Physik

Das Universum steckt voller ungeklärter Rätsel (Bildquelle: NASA)

Nach wissenschaftlichen Legenden sagte der britische Physiker Lord Kelvin 1900, dass die Physik zu dieser Zeit nichts mehr zu entdecken habe und dass die Wissenschaft danach nur noch perfektioniert werden könne immer genauere Messungen. Es dauerte jedoch einige Jahrzehnte, bis Kelvins Aussage widerlegt wurde.

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts begannen die Grundlagen der Quantenphysik mit so mächtigen Namen wie Einstein, Planck, Bohr und Heinsenberg. Danach wagte niemand zu wiederholen, dass wir bereits alles über das Universum wissen. Zunehmend eröffnen wissenschaftliche Fortschritte neue Bereiche, die verstanden werden müssen.

Willst du einen Test? Dann gehen wir zu einigen Mysterien, die von der Wissenschaft noch nicht vollständig verstanden werden.

1. Dunkle Energie und unser Universum

Obwohl die Schwerkraft alles in den Mittelpunkt unseres Universums drängt, wächst sie weiter. Um dies zu erklären, haben Astrophysiker das Vorhandensein einer unsichtbaren Energie vorgeschlagen, die der Schwerkraft entgegenwirkt.

Diese als dunkle Energie bekannte kosmologische Konstante wird als eine inhärente Eigenschaft des Raumes selbst angesehen. Wenn sich der Raum ausdehnt, entsteht mehr Raum und damit mehr dunkle Energie.

Und nicht nur das. Basierend auf Beobachtungen der Expansionsrate des Universums schätzen die Wissenschaftler, dass mehr als 70 Prozent des Universums aus dunkler Energie bestehen. Niemand weiß jedoch, wie er das Vorhandensein dieser Energie tatsächlich feststellen kann.

2. Dunkle Materie macht 84% des Universums aus

Noch eine Kuriosität über unser Universum: 84% der Materie in unserem Universum emittieren oder absorbieren kein Licht. Dunkle Materie, wie sie genannt wird, kann nicht direkt gesehen und noch nicht indirekt nachgewiesen werden. Wissenschaftler glauben jedoch an die Existenz dieser Materie dank der Gravitationseffekte, die auf die Strahlung und Struktur des Universums sowie auf die sichtbare Materie wirken.

Dunkelblaue Materie umkreist die Milchstraße (Bildquelle: ESO / L. Sidewalk)

Es wird angenommen, dass sich diese Art von Materie aus Partikeln zusammensetzt, die als WIMPs bekannt sind und in freier Übersetzung für „Schwach wechselwirkende massive Partikel“ stehen. Bisher wurden jedoch keine dieser Partikel nachgewiesen.

3. Gibt es parallele Universen?

Erweiterung und Schaffung neuer Universen: Das rote X zeigt das Ende der Inflation an (Bildquelle: Beginnt mit einem Knall)

Und als hätten wir hier auf der Erde nicht mehr genug Probleme, kamen die Wissenschaftler auf das Konzept des Multiversums, das heißt mehrerer paralleler Universen, die ohne Kontakt miteinander existieren. Wenn Sie mehr über eine der Theorien erfahren möchten, die diese Idee unterstützen, lesen Sie den Artikel "Parallele Universen: Was zum Teufel ist das?"

4. Warum gibt es mehr Materie als Antimaterie?

Dies ist eine der Fragen, deren Antwort noch lange nicht beantwortet ist. Wir wissen, dass die beiden verschwinden, wenn ein Materieteilchen auf sein Gegenstück trifft. Viele glauben jedoch, dass während des Urknalls die gleiche Menge an Materie und Antimaterie gebildet wurde.

Aber wenn das wirklich passiert wäre, wären Protonen mit Antiprotonen vernichtet worden, Neutronen mit Antineutonen und so weiter. Das Universum wäre nicht erschaffen worden und Sie wären nicht hier, um diesen Artikel zu lesen. Es gibt also Spekulationen, dass es im Universum viel mehr Materie als Antimaterie gibt. Aber wenn das stimmt, kann niemand erklären, wie oder warum das alles so passiert ist.

5. Das Schicksal des Universums

Das Universum dehnt sich aus. Aber wird dieser Prozess ein Ende haben? Nun, es gibt einige Antworten auf diese Möglichkeit, und im Grunde kommt es auf eine Variable an, deren Wert unbekannt ist: die Messung der Dichte von Materie und Energie im Raum. Daraus ließe sich die Form des Universums eindeutig bestimmen.

Dunkle Energie kann die Zukunft des Universums bestimmen (Bildquelle: NASA)

Das Universum kann geschlossen werden, wie die Form einer Kugel, und wenn es keine solche dunkle Energie gibt, beginnt es schließlich wieder zu schrumpfen, im Gegensatz zum Urknall-Prozess, der als Big Crunch bekannt ist. Wenn dunkle Energie existiert, wird sich dieses kugelförmige Universum auf ewig ausdehnen.

Alternativ kann das Universum gekrümmt und offen sein, wie die Oberfläche eines Sattels zum Reiten von Pferden. Wenn dies der Fall ist, steuert das Universum möglicherweise auf zwei Prozesse zu, die als Big Freeze und Big Rip bekannt sind. Dies bedeutet, dass die Beschleunigung des Universums schließlich Galaxien und Sterne zerstört und kalte und verlassene Materie zurücklässt. Dann würde die Beschleunigung so stark ansteigen, dass sie sogar die Kraft übertreffen könnte, die die Elemente eines Atoms an Ort und Stelle hält und es vollständig zerstört.

Zeitleiste unseres Universums seit seiner Gründung (Bildquelle: NASA)

Schließlich kann das Universum eine planare Struktur haben, ähnlich einer Tabelle, die sich in alle Richtungen ausdehnt. Wenn in diesem Modell keine dunkle Energie vorhanden ist, würde das Universum die Beschleunigung seiner Expansion langsam reduzieren, bis es vollständig zum Stillstand kommt. Aber wenn dunkle Energie existiert, würde mit dem Big Rip alles zerstört.

6. Messungen zerstören Quantenwellen

Die subatomare Welt ist seltsam. Die Gesetze der Physik sind unterschiedlich und alles verhält sich nach unseren Maßstäben ziemlich seltsam. Zunächst verhalten sich Teilchen nicht als kleine Kugeln, sondern als Wellen, die einen bestimmten Bereich einnehmen. So werden Eigenschaften wie Ort und Geschwindigkeit eines Partikels in Wahrscheinlichkeiten gemessen, einem Wertebereich, den das Partikel einnehmen kann.

Das Unerwartete passiert jedoch, wenn jemand versucht, eine seiner Eigenschaften genau zu messen: Das Partikel ist keine Wellenfunktion mehr, sondern beispielsweise nur ein Ort oder eine Geschwindigkeit. Aber wie und warum diese Welle bricht, weiß niemand.

Quelle: Die kleinen Geheimnisse des Lebens

* Ursprünglich veröffentlicht am 05/07/2012.