Das Interferenzbild von Phthalocyanine Molekülen. Quelle: (Juffmann et al. - Real-time single-molecule imaging of quantum interference, 2012)

Eine Geschichte von Materiewellen

Materiewellen sind nicht unbedingt intuitiv – wie soll sich etwas das man sich bislang immer als festes Teilchen vorgestellt hat wie eine Welle verhalten? In diesem Artikel sehen wir uns die Geschichte hinter Materiewellen etwas genauer an, von ihrer Hypothese bis hin zu Experimenten die an die Grenzen dessen gehen, was sich mit heutiger Technik realisieren lässt. Im Folgenden wird es auch einige Formeln zu sehen geben, diese sind aber als Zusatzinformation gedacht und nicht nötig um dem Rest des Textes folgen zu können.

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Die Pyramiden von Gizeh - Von Ricardo Liberato - [1], CC BY-SA 2.0, Link

Hohlräume in Pyramiden und Relativitätstheorie

Die Pyramiden Ägyptens sind ein Stoff, um den sich vielerlei Mythen und Legenden ranken. Man kann sich ihnen aber auch auf wissenschaftliche Art und Weise nähern um ihren noch verbleibenden Geheimnissen Schritt für Schritt auf die Spur zu kommen und sie zu lösen. Zum Beispiel ist man auf der Suche nach noch nicht entdeckten und versteckten Kammern und Passagen. Gar nicht so leicht, wenn man nicht destruktiv vorgehen will. Immerhin hat man es im Prinzip mit einem unbeweglichen Haufen Kalkstein zu tun. Wie also ins Innere sehen ohne etwas zu zerstören? Und vor allem – wo kommt da die Relativitätstheorie ins Spiel?

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Verschmelzung zweier schwarzer Löcher, Quelle: SXS, the Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) project (http://www.black-holes.org)

Erneut Gravitationswellen detektiert

Gerade einmal 18 Wochen ist es her, als am 11. Februar vom LIGO Observatorium vermeldet wurde, dass Gravitationswellen erstmals experimentell nachgewiesen worden waren. Diese Entdeckung bestätigte eine weitere Facette von Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie – dass beschleunigte Massen Energie in Form von Gravitationswellen abstrahlen. Nun wurden die Ergebnisse zu einem weiteren gemessenem Signal veröffentlicht – es ist wieder passiert.

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Zwei massive Objekte umkreisen einander - eine Voraussetzung für mit heutiger Technik detektierbare Gravitationswellen Dana Berry [Public domain], via Wikimedia Commons (Quelle)

Gravitationswellen und ihre Bedeutung

Aus aktuellem Anlass gehts gleich nochmal um die allgemeine Relativitätstheorie. Genauer gesagt um eine ihrer Vorhersagen die sich lange einem direkten Nachweis entzogen hat – Gravitationswellen. Dieser Nachweis wurde nun in spektakulärer Weise erbracht, eine weitere Facette der allgemeinen Relativitätstheorie wurde bestätigt. Aber was sind Gravitationswellen eigentlich? Und welche Bedeutung hat ihre Entdeckung? Darum wirds in diesem Artikel gehen. Gleich vorweg möchte ich auch die Lektüre von Florian Freistetters Artikeln zum Thema Gravitationswellen hier und hier ans Herz legen. Sehr lesenswert!

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Eine rötlich/gelbliche Galaxie im Vordergrund lenkt durch ihre Masse Licht von einer hinter ihr liegenden, bläulichen, Galaxie ab was in der beobachteten Hufnagelform resultiert. Ein durch das Hubble Teleskop beobachtetes Beispiel für den durch die allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagten Gravitationslinseneffekt. A Horseshoe Einstein Ring from Hubble by Lensshoe_hubble.jpg: ESA/Hubble & NASAderivative work: Bulwersator (talk) - Lensshoe_hubble.jpg. Licensed under Public Domain via Commons.
Eine rötlich/gelbliche Galaxie im Vordergrund lenkt durch ihre Masse Licht von einer hinter ihr liegenden, bläulichen, Galaxie ab was in der beobachteten Hufeisenform resultiert. | Bild: ESA/Hubble & NASA

Die Raumzeit mit Magnetismus krümmen

Die Raumzeit mit Magnetismus krümmen? Wie soll das denn gehen? Eine Frage die sich vielleicht einige stellen. Meistens ist zwar geläufig, dass Massen laut allgemeiner Relativitätstheorie die Raumzeit verzerren, aber, dass dies auch mit elektrischen oder magnetischen Feldern möglich ist, ist nicht so bekannt. Grund für diesen kurzen Artikel ist ein gerade erschienenes Paper, das sich genau mit diesem Thema beschäftigt. Ja, die künstliche Krümmung der Raumzeit finde ich durchaus spannend. Anschaulich kann man sich das ausgehend von Einsteins wohl bekanntester Gleichung vorstellen.

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