Ändert sich das Verhältnis der Protonen- zur Elektronenmasse?

Ein europäisches Forscherteam hat Hinweise darauf gefunden, dass die fundamentalen Naturkonstanten der Physik sich über kosmologische Zeiträume ändern. Danach war das Verhältnis der Protonenmasse zur Elektronenmasse vor zwölf Milliarden Jahren um 0,002 Prozent größer als heute.

Amsterdam (Niederlande) - Die Forscher berichten in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts "Physical Reviews Letters" über ihre Messungen. So klein die beobachtete Änderung auch ist, ihre Bestätigung wäre eine Sensation: Sie könnte das Fenster zu einer "neuen Physik" aufstoßen, in der sich alle Naturkräfte unter dem Dach einer einheitlichen Theorie vereinigen lassen.

Es ist allerdings nicht das erste Mal, dass Hinweise auf eine Änderung von Naturkonstanten veröffentlicht werden. So berichtete der australische Physiker John Webb 2001 über Beobachtungen, die eine Änderung der Feinstrukturkonstanten über kosmologische Zeiträume zu belegen schienen. Die Feinstrukturkonstante ist eine Art Maß für die Stärke der elektromagnetischen Kraft. Doch Beobachtungen anderer Forschergruppen konnten diesen Befund nicht bestätigen.

Theoretische Gründe sprechen dafür, dass sich - wenn denn Naturkonstanten nicht wirklich konstant sind - das Massenverhältnis von Protonen zu Elektronen stärker verändert als die Feinstrukturkonstante. Deshalb haben Wim Ubachs von der Vrije Universiteit Amsterdam und seine Kollegen aus den Niederlanden, Frankreich, Russland und der Schweiz die Strahlung des Wasserstoffmoleküls H2 mit der bislang größten Genauigkeit untersucht. Denn die genauen Wellenlängen dieser Strahlungen hängen eben von dem genannten Massenverhältnis ab.

Ubachs und seine Kollegen haben einerseits das H2-Spektrum im Labor und andererseits das H2-Spektrum einer zwölf Milliarden Lichtjahre entfernten Molekülwolke untersucht. Zwar ändern sich die Wellenlängen der Strahlung durch die kosmologische Rotverschiebung. Doch da das Massenverhältnis die einzelnen Linien unterschiedlich beeinflusst, die Rotverschiebung aber für alle Linien gleich ist, konnten die Forscher beide Einflüsse voneinander trennen.

Das Ergebnis: Mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,7 Prozent war das Verhältnis der Protonenmasse zur Elektronenmasse vor zwölf Milliarden Jahren um 0,002 Prozent größer als heute. Die Forscher bezeichnen ihr Ergebnis als "robust" - noch kein endgültiger Beweis, aber doch ein entscheidendes Indiz dafür, dass sich die Naturkonstanten über kosmische Zeiträume hinweg ändern.