Vor Kurzem sprach Professor Alain Aspect, seines Zeichens Nobelpreisträger in Physik, über große ungelöste Probleme in der Physik. Natürlich konnte er diese nicht erschöpfend aufzählen, denn es gibt jede Menge davon. Einige betreffen sogar die Grundfesten der Physik selbst.
DruckansichtDer Grenzbereich zwischen Quanten- und makroskopischer Welt
Interferenzen sind auf die Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins von Photonen zurückzuführen. Das Gesamtergebnis steht jedoch zweifelsfrei fest. Die beobachteten Interferenzen sind nicht probabilistisch. Es gibt nur den Anschein einer Inkonsistenz. Die Linien der makroskopischen Welt sind klar gezogen. Eine Probabilität ist dort nicht mehr wahrnehmbar. Photonen gehören klar der mikroskopischen Welt an.
Die Interferenzen bei Elektronenstrahlen sind uns bekannt, aber auf einmal fangen auch große Moleküle namens C60 und sogar noch größere organische Makromoleküle an zu interferieren! Wo also sind die Grenzen der mikroskopischen Welt? Wo beginnt die makroskopische Welt?
Die Beschaffenheit der dunklen Materie ist unbekannt
Die Umlaufgeschwindigkeiten von Sternen in Galaxien folgen nicht den keplerschen Gesetzen. Sie stehen nicht in direktem Zusammenhang zu ihrem Abstand vom Zentrum der jeweiligen Galaxie. Folglich müsste eine unsichtbare Materie gleichmäßig in allen Galaxien verteilt sein, die sogenannte dunkle Masse.
Bedauerlicherweise fanden Astronomen heraus, dass die sichtbare Masse in einer Galaxie der vierten Potenz der Rotationsgeschwindigkeit der Sterne in ihr entspricht. Ein solcher Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit der Sterne und der Masse in der jeweiligen Galaxie impliziert allerdings auch einen Zusammenhang zwischen der sichtbaren und der unsichtbaren Masse. Das ist das sogenannte Stacy-McGaugh-Gesetz, auf das Tully und Fisher bereits 1977 gestoßen sind. Die dunkle Masse ist also offenbar doch nicht gleichmäßig verteilt und die Krümmung der Galaxien bleibt weiterhin ein Rätsel.
Die Beschaffenheit der dunklen Energie ist unbekannt
Die Ausdehnung des Universums beruht auf der Vorstellung, dass seit dem hypothetischen Urknall, den Abbé Lemaître aus den Gleichungen zur allgemeinen Relativität ableitete, eine Evolution stattfindet.
Die beschleunigte Ausdehnung des Universums, die man seit Neuestem beobachtet, setzt allerdings die Existenz einer dunklen Energie voraus, die das Universum erfüllt. Diese dunkle Energie wirkt wie eine abstoßende Gravitationskraft.
Das führte zu der Überlegung, dass es wohl ein Chamäleon-Teilchen geben müsse, welches das Universum erfüllt und als Agens für dieses Feld abstoßender Kräfte fungiert. Dieses Teilchen bleibt jedoch unauffindbar.
Quantenverschränkung
Vor ein paar Jahren äußerte sich Professor Aspect verwundert über die Interferenz des Wellenaspekts von Teilchen. Die Quantenverschränkung, die bei seinem berühmten Experiment veranschaulicht wurde, ist sogar noch überraschender.
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