Sehr alte Protonen nach dem Gewicht fragen

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Fragt ihr euch manchmal, wie wir denn so sicher sein können, dass die Gesetze der Physik überall im Universum gleich sind? Das ist, in der Tat, eine sehr gute Frage. Und hier ist ein weiterer Hinweis darauf, dass diese Annahme tatsächlich eine richtige ist.

Forscher_innen aus Amsterdam, Jeddah und Bonn haben nun mit Hilfe des Radioteleskop am Effelsberg sehr, sehr alte Protonen und Elektronen untersucht und festgestellt: Das Gewichtsverhältnis zwischen Elektronen und Protonen, eine der wichtigsten Naturkonstanten, hat sich in den 7 Milliarden Jahren, die diese Information zu uns unterwegs war, nicht verändert. Und diese Erkenntis mit dem genialen Titel “A Stringent Limit on a Drifting Proton-to-Electron Mass Ratio from Alcohol in the Early Universe” in Science veröffentlicht.

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Der Alkohol in Frage ist allerdings Methanol. Der macht zwar deutlich schlechtere Drinks, hat aber die schöne Eigenschaft, eine Kohlenstoff-Sauerstoff-Gruppe (das rote Atom und das schwarze im Bild) zu haben ,die sich gemeinsam zum Rest des Moleküls, der Methylgruppe drehen kann. Und diese Drehbewegung kann Energie speichern. Die Drehung wird aber von den drei Wasserstoffatome stark gebremst. Hinzu kommen aber Quanteneffekte, die dazu führen dass es zwei verschiedene Zustände gibt, die unterschiedliche Energien speichern. Langer Rede kurzer Sinn, der Übergang zwischen diesen Zuständen ist eine stark definierte Linie, und mit dem Gewichtsverhältnis zwischen Elektron und Proton so eng verbunden, dass man mit der Genauigkeit, mit der sich die Linie messen lässt, auch das Gewichtsverhältnis bestimmen lassen kann.

Diese Linie ist sehr viel besser geeignet als ältere Messungen des Gewichtsverhältnis im frühen Universum, sodass die neue Studie einen Faktor 100 besser ist. Früher sahen sich Astronom_innen Wasserstoff-Linien an, im optischen Bereich. Die neuen Messungen an Methanol liegen im Radiobereich, daher das Radioteleskop am Effelsberg.

Das älteste System, das man dank Gravitationslinsen-Effekt beobachten konnte, hat den unhandlichen Namen PKS1830-211. Das Licht von dort war 7 Milliarden Jahre unterwegs, erzählt uns also etwas über den Zustand des Gewichtsverhältnis zwischen Elektron und Proton vor einer langen Zeit, in einer ganz anderen Ecke des Universums. Und die Tatsache, dass dieses Verhältnis quasi gleich zu dem ist, das wir hier und heuet finden, ist eine sehr gute Bestätigung der Annahme: Die Gesetze der Physik sind im Universum gleich.

  • Daniel

    Passender wäre übrigens “Radioteleskop Effelsberg” oder “Radioteleskop bei Effelsberg”, da mit Effelsberg ein Ort gemeint ist.
    Danke noch für den Beitrag! 🙂