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Auf den Spuren Schwarzer Löcher

Prof. Dr. Jutta Kunz-Drolshagen: Feldtheorie blickt auf neue Dimensionen

Wofür steht Feldtheorie?

Die Bewegung von geladenen Teilchen wie z.B. Elektronen können wir Physikerinnen und Physiker hervorragend vorhersagen. Dazu nehmen wir an, dass der gesamte Raum von elektrischen und magnetischen Feldern durchsetzt ist. Obwohl sie selbst unsichtbar sind, ist ihre Existenz unbestritten: die gesamte moderne Telekommunikation beruht auf unserem Wissen über ihr Verhalten. Als Verallgemeinerung dieser Idee wird die Existenz weiterer Arten von Feldern angenommen. Damit können nicht nur alle bekannten Naturkräfte beschrieben werden, sondern auch die Materie selbst. Die gesamte Natur kann so als Wechselwirkung verschiedener Felder miteinander dargestellt werden. Eine Feldtheorie, der wir besondere Aufmerksamkeit widmen, ist Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, die zurzeit beste Beschreibung der Gravitation.

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Woran arbeitet Ihre Arbeitsgruppe?

In unserer Arbeitsgruppe bestimmen wir Vorhersagen, die einige neue physikalische Modelle machen, z.B. über die mögliche Existenz neuartiger schwarzer Löcher. Dabei arbeiten wir eng mit dem Bremer ZARM zusammen. Die Notwendigkeit zu neuen Modellen entsteht aus der Bestrebung, eine „Weltenformel“ zu finden, eine „Formel für Alles“. Die Physik kann nahezu alle derzeit bekannten Beobachtungen aus der Natur erklären, benötigte in der Vergangenheit dazu jedoch eine Vielzahl einzelner Theorien. In den vergangenen Jahrzehnten wurden Möglichkeiten gefunden, beinahe alle dieser Theorien als verschiedene Ausprägungen einer einzigen, „großen vereinheitlichten Theorie“ zusammenzufassen. Eine solche mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu vereinen, damit von dieser „Weltenformel" auch die Gravitation beschrieben wird, ist noch nicht gelungen. Es gibt jedoch viel versprechende Ansätze, die einer eingehenden Untersuchung bedürfen. Dazu zählen Theorien wie die Stringtheorie, die die Existenz von mehr als drei Raumdimensionen voraussetzen. Das mag so eine Theorie zunächst realitätsfern erscheinen lassen. Dass sie unserer Alltagserfahrung widerspricht, liegt aber möglicherweise nur an einer Beschränktheit unserer Wahrnehmung.

Was fasziniert Sie an diesem Gebiet?

Als junges Mädchen habe ich viel den Nachthimmel beobachtet. Planeten und Sterne haben mich fasziniert. Ich wollte alles über sie wissen. Später habe ich Physik studiert und bin über die Kern- und Teilchenphysik schließlich zur Gravitationsphysik gekommen.

Die schwarzen Löcher, die wir untersuchen, sind zwar keine astrophysikalischen Objekte, doch sie haben teilweise noch ungewöhnlichere Eigenschaften als diese. Um darauf näher einzugehen müsste ich jedoch sehr weit ausholen.

Was ist die Relevanz für die Praxis?

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Die Objekte, die wir untersuchen, werden zwar auf absehbare Zeit nicht in die Entwicklung irgendeines Produktes einfließen. Die dabei verwendeten Modelle wie Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie jedoch sind heute in vielfältiger Weise angewandte Wissenschaften. Ohne Einbeziehung dieser Theorien zeigt das Global Positioning System schon nach wenigen Minuten falsche Positionen an. Für die präzise Definition und Messung der internationalen Zeit ist ihre Berücksichtigung unumgänglich, ebenso für die Geodäsie, die genaue Ausmessung und Erforschung der Erde.

Wie sind die Berufsaussichten?

Abgesehen davon, dass generell ein großer Bedarf an theoretischen Physikerinnen und Physikern herrscht, gibt es im Bereich der Gravitation ein immer größer werdendes Einsatzfeld. In vielen Technologie-Bereichen bedarf es inzwischen einer gestiegenen Präzision, so dass eine gute Ausbildung in Allgemeiner Relativitätstheorie von großem Vorteil ist. Gravitationsphysikerinnen und Gravitationsphysiker haben speziell in Raumfahrtfirmen und Raumfahrtagenturen gute Chancen. Von diesen hat Bremen eine Reihe zu bieten.

Wie sieht die Zukunft für die Gravitationsphysik im Nordwesten aus?

Im Raum Bremen-Oldenburg gibt es eine vergleichsweise große Anzahl universitärer Gruppen, die Gravitationsphysik betreiben. Deshalb wollen wir uns künftig zu einem Schwerpunkt Gravitationsphysik koordinieren. Dabei sollen Modifikationen der allgemeinen Relativitätstheorie untersucht werden, die verträglich mit den großen vereinheitlichten Theorien sind. Es besteht die Hoffnung, dass dabei auch zur Klärung einiger großer offener Fragen der Kosmologie beigetragen werden kann, wie die nach Beschaffenheit und Ursprung von Dunkler Materie und Dunkler Energie.


Kontakt: Prof. Dr. Jutta Kunz-Drolshagen: kuzenz@theorie.pj4zlhyicpsik.louaduni-ol/93denburq7wmg.dep1cuw

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