Das Universum vor dem Urknall

Was war vor dem Urknall? Für diese Frage ist ein anderer Fachbereich zuständig, so lautet ein beliebtes Bonmot unter Astrophysikern. Doch neue Theorien rücken die Zeit vor der Erschaffung unseres Kosmos zusehends in Reichweite physikalischer Forschung.

University Park (USA) - Amerikanischen Forschern gelang es nun zu zeigen, dass in der Theorie der so genannten "Quantenschlaufen-Gravitation" vor dem Urknall ein Universum ganz ähnlich dem unseren existiert haben könnte - das allerdings nicht expandierte, sondern kollabierte.

"Wir waren selbst überrascht, als wir in unseren Rechnungen auf ein klassisches Universum vor dem Urknall stießen", so Abhay Ashtekar, Leiter des Forscherteams und Direktor des Institute for Gravitational Physics and Geometry an der Pennsylvania State University. "Wir haben deshalb die Rechnungen monatelang mit verschiedenen Parameterwerten wiederholt - aber das Ergebnis war stabil."

Die Idee, dass unser Universum in einem "Big Bounce" aus einem kollabierenden Universum hervorgegangen ist, ist zwar keineswegs neu. Doch Ashtekar und sein Team sind die ersten, die die Existenz und die Eigenschaften dieses Vorgängerkosmos mathematisch stabil berechnet haben. Das Problem dabei ist, dass die zur Beschreibung des Kosmos verwendeten Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins im Moment des Urknalls versagen: Dort spielen Quanteneffekte eine entscheidende Rolle - und eine Vereinigung von Relativitätstheorie und Quantentheorie ist den Physikern bislang nicht befriedigend gelungen.

Ashtekar und seine Kollegen nutzten für ihre Rechnungen die Theorie der Quantenschlaufen-Gravitation, einen der führenden Ansätze zur Vereinigung von Relativitäts- und Quantentheorie. In dieser Theorie besitzt die Raumzeit selbst eine diskrete Struktur, ist also quantisiert. Der uns vertraute, scheinbar kontinuierliche Raum ist darin ein feines Gewebe aus eindimensionalen Quantenfäden. Unter den extremen Bedingungen des Urknalls zerreißt dieses Gewebe, wodurch die Gravitation zu einer abstoßenden Kraft wird - dadurch kehrt sich der Kollaps des Vorgängerkosmos zur Expansion unseres Universums um.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2006/das-universum-vor-dem-urknall/