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SFB TR33

Sonderforschungsbereich SFB Transregio 33: The Dark Universe
 

Projektsprecher

Professor Dr. Christof Wetterich
Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
Institut für Theoretische Physik
Philosophenweg 16
69120 Heidelberg


Koordinator des Bonner Standortes

Prof. Dr. H.P. Nilles
Physikalisches Institut
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Tel.: 0228-73-9029
Sekretariat: Frau D. Faßbender, Tel. 73-3247
E -Mail: nilles@th.physik.uni-bonn.de
 
Allgemeine Zusammenfassung der Aufgaben und Ziele

Die Suche des Menschen nach Wissen endet nie, und Naturwissenschaft ist nichts Statisches, sondern ein permanenter Prozess. Fast immer, wenn Forscher Antworten auf langgestellte Fragen finden, ergeben sich aus diesen Antworten sogleich neue Fragen. So auch, als Astrophysiker untersuchten, wie schnell sich ferne Objekte im Weltall bewegen: Die Experten fanden heraus, dass sich das Universum ausdehnt. Problem dabei: Die Geschwindigkeit, mit der es das tut, nimmt zu. Dies aber ist ein Widerspruch zu unseren bisherigen Vorstellungen: Die beobachteten Bewegungen von Sternen und Galaxien sind in diesem Ausmaß eigentlich nur möglich, wenn der Kosmos sich anders zusammensetzt als gedacht. Mittlerweile haben die Forscher Anzeichen dafür entdeckt, dass nur vier Prozent des Universums aus "baryonischer Materie" bestehen (der Laie würde sagen: aus "normaler" Materie wie den uns bekannten chemischen Elementen). Die restlichen 96 Prozent bestehen aus "dunkler Materie" und "dunkler Energie" - "dunkel" deshalb, weil sie zwar eine Wirkung auf die Bewegung von Objekten ausüben, aber bislang nicht selbst sichtbar sind.

Dieses "unbekannte Universum" ist Thema des deutschlandweiten Forschungsbereichs "Transregio 33". Beteiligt sind außer der Universität Bonn die Ludwig-Maximilians-Universität München und die Ruprecht-Karls-Universität in Heidelberg, bei der auch die Federführung liegt; sechseinhalb Millionen Euro hat die DFG den drei Hochschulen zunächst für eine erste Förderperiode bis zum Jahr 2010 bewilligt. Für die Bonner Experten ist der Physiker Professor Hans-Peter Nilles stellvertretender Sprecher des Sonderforschungsbereiches. Das in den vergangenen 20 bis 30 Jahren entwickelte "Standardmodell der Elementarteilchenphysik" sei "theoretisch noch nicht komplett überzeugend", erläutert er. "Es geht uns darum, ein Modell zu finden, das vielleicht noch mehr überzeugt und vielleicht auch einfacher ist."

Bei der Frage, wie das Universum funktioniert, geht es um das ganz Große und das ganz Kleine gleichermaßen. Physiker, Astronomen und Kosmologen müssen bei dieser Suche zusammenarbeiten, müssen sowohl Sterne und Galaxien als auch Elementarteilchen untersuchen, müssen ihre Beobachtungen zusammenfügen und gemeinsam auswerten. Da geht es um die Lichtintensität von Sternexplosionen (so genannten "Supernovae") und die Bewegung von Sternen zum Beispiel, aber auch um die Ergebnisse von Experimenten am "Large Hadron Collider" (LHC), einem riesigen neuen Teilchenbeschleuniger bei Genf. Manche Physiker vermuten nämlich, dass sich die kosmischen Widersprüche erklären lassen, wenn man die Existenz eines bislang nur in der Theorie beschriebenen neuen Elementarteilchens beweist, des "Neutralino". Andere nehmen an, dass die bereits bekannten Naturgesetze vielleicht um einen zusätzlichen Faktor erweitert werden müssen. Kein Geringerer als Albert Einstein hat bereits in den 1920er Jahren über eine solche "Kosmologische Konstante" nachgedacht. Später hat er sie wieder aus seinen Theorien entfernt (und sie dabei angeblich als "größte Eselei meines Lebens" bezeichnet) - aber vielleicht war der Jahrtausendphysiker ja auch hier auf dem richtigen Weg, sogar ohne es selbst zu wissen.

Es sind im Wortsinne kosmische Fragen, die Nilles und seine Mitstreiter in den kommenden Jahren zu beantworten versuchen. Wie kann man etwa die kosmische Hintergrundstrahlung (die als eine Art Restwärme des Urknalls übriggeblieben ist) dazu benutzen, Eigenschaften der Dunklen Energie zu ermitteln? Hat sich die Dichte der Dunklen Energie seit der Entstehung des Universums verändert? Und wenn ja: Ist sie größer geworden oder kleiner? Wird das Universum sich weiterhin so ausdehnen, wie die Forscher es derzeit beobachten, oder wird dieser Prozess irgendwann zum Stillstand kommen? Das sind beileibe keine so akademischen Probleme, wie es dem Laien erscheint. Die Forscher glauben: Hätte sich das Universum bereits wesentlich früher stark auszudehnen begonnen, hätten Galaxien, Sterne und Planeten (auch die Erde also) erst gar nicht erst entstehen können.

Fernziel all dieser Forschungen ist, irgendwann ein neues wissenschaftliches Verständnis des Universums zu gewinnen. Die Fachwelt ist auf der Suche nach der "GUT", der "Großen Vereinheitlichenden Theorie", die sich unter anderem um Begriffe wie "Supersymmetrie" rankt und sowohl das Verhalten des großen Universums erklären soll wie auch der kleinsten Elementarteilchen. Und vielleicht steht am Ende der weltweiten Forschung zu diesem Problem eines Tages sogar eine ganz neue Art von Physik. "Man kann die heutige Situation gut mit der vor 100 Jahren vergleichen", sagt Professor Nilles. "Damals glaubten viele, die Physik habe eigentlich alle Fragen beantwortet. Nur die Sonne verstand man noch nicht - heute weiß man, dass dazu erst die Konzepte der Quantentheorie und Kernphysik entwickelt werden mussten."

Beteiligte Institutionen

  • Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
  • Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)
  • Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
  • European Southern Observatory (ESO), Garching
  • Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching
  • Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE), Garching

Laufzeit
seit 7/2006

Homepage

http://www.darkuniverse.uni-hd.de/
 
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