„Zur Zeit herrscht ein goldenes Zeitalter“

Das Jahr 2013 machte mit aufsehenden Entdeckungen von sich reden: mit der Entdeckung des Higgs-Teilchens im Juli 2013, und zuvor schon im März 2013 mit der präzisen Messung der Fluktuationen in der Temperaturverteilung bei der Entstehung des Universums aus dem Urknall durch den Planck-Satelliten. Wir stellten dem in Basel geborenen Physiker und heute an der Universität Genf tätigen Kosmologen Martin Kunz ein Paar Fragen am Rande der "Nacht der Europäischen Forscher" Origins 2013.

Visualisierung der kosmischen Saiten (engl. cosmic strings).
Image: zVg

Herr Kunz, was geht Ihnen so durch den Kopf, wenn Sie in den Sternenhimmel blicken?

Prof. Martin Kunz: Wie gross das Universum ist und wie klein wir sind. Als theoretischer Physiker schaue ich allerdings mehr in den Computer als in den Sternenhimmel.

Wie viele Sterne zählt das Universum?

Überschlagsmässig würde ich sagen: 100 Milliarden Sterne pro Galaxie, dies multipliziert mit 100 Milliarden Galaxien.

Die Zahl der Sterne ist also endlich?

Nicht unbedingt! Das Universum, das wir erforschen können, ist durch die Lichtgeschwindigkeit beschränkt. Was dahinter ist, wissen wir nicht. Mathematisch gesehen gibt es keinen Grund, warum das Universum nicht auch unendlich sein kann.

Wie viele Sterne kennen Sie beim Namen?

Also.. die Sonne, Sirius, Aldebaran... jetzt wirds aber schon schwierig.... ja noch Alpha-Centauri!

Macht man sich als Kosmologe verdächtig, wenn man sich für Sternzeichen interessiert?

Ja schon, was nicht heisst, dass man selber nicht auch abergläubisch ist.

Können Sie Ihr Sternzeichen kosmologisch erklären?

Mein Sternzeichen... das fällt mir jetzt gar nicht ein! Für meine berufliche Arbeit ist es auch ohne Bedeutung, denn Sternzeichen sind ja Sternformationen innerhalb unserer Galaxie. Eine einzelne Galaxie ist für uns Kosmologen allerdings eine Dimension, die so klein ist, dass wir sie vernachlässigen.

Was unterschiedet Kosmologen vom Astrophysikern?

Die Kosmologen sind jene Astrophysiker, die das Universum als Ganzes anschauen.

Das Universum ist 13,8 Milliarden Jahre alt. Sie forschen zum frühen Universum. Was ist das?

Die ersten 380 000 Jahre nach dem Urknall, in denen das Universum sehr heiss und dicht war.

Was wollen Sie mit ihrer Forschung herausfinden?

Für mich die wichtigste Frage: Was hat die Fluktuationen – also die Unregelmässigkeiten in der Materieverteilung – hervorgerufen, also die Ursache, dass später Galaxien, Sterne und wir Menschen entstehen konnten.

Eines Ihrer Spezialthemen ist 'non-Gaussianity' – können Sie uns das bitte erst einmal ins Deutsche übersetzen?

Ich würde mal sagen: Nicht-Normalverteilung.

Und was interessiert Sie daran?

Dahinter steckt wiederum die Frage, was die oben erwähnten Fluktuationen geschaffen hat. Die Normalverteilung bzw. die Nicht-Normalverteilung dient dazu, um die Verteilung der Materie im frühen Universum mathematisch zu beschreiben. Verschieden Theorien machen dazu verschiedene Voraussagen, so dass eine Messung hilft, gewisse Theorien auszuschliessen.

Auf Ihrer Homepage reden sie von kosmischen Saiten. Mit Verlaub: Was ist das?

Darauf wollen Sie wirklich eine kurze Antwort?!

Dann frage ich mal besser: Wie viele Menschen weltweit verstehen eigentlich, woran Sie forschen?

Sicher gibt es Tausend Leute, die das verstehen sollten.

Und wie viele verstehen es wirklich bis ins Detail?

Mit allen Spezialitäten: vielleicht ein paar Dutzend.

Mit 'Origins 2013' feiern Sie am CERN und gemeinsam mit anderen Wissenschaftsinstitutionen die Entdeckung des Planck-Satelliten im letzten Jahr. Was hat der Satellit damals entdeckt?

Ganz allgemein hat er die bisher genaueste Karte der kosmischen Hintergrundstrahlung erstellt. Damit haben wir dann unter anderem entdeckt, dass die oben erwähnten Fluktuationen im frühen Universum eine Skalenabhängigkeit haben. Das heisst: In grossen Grössenordnungen – beispielsweise auf Ebene des ganzen Universums – sind die Fluktuationen grösser als auf ganz kleinen Grössenordnungen, also beispielsweise in einer einzelnen Galaxie.

Ändert das unser Verständnis vom Universum?

Das unterstützt die Theorie der Inflation. Inflation ist die noch spekulative Annahme, dass sich das Universum in den ersten Sekundenbruchteilen ganz schnell ausgedehnt hat und sich dabei die Quantenfluktuationen, die in der Regel sehr klein sind, auf grosse Skalen ausgedehnt haben. Und dass diese Quantenfluktuationen zu den oben erwähnten Dichtefluktuationen geführt haben. Das würde bedeuten, dass wir Menschen letztlich aus Quantenfluktuationen hervorgegangen sind.

Ist diese Erkenntnis so bedeutend wie die Entdeckung des Higgs-Teilchens im letzten Jahr, an die mit „Origins 2013“ ebenfalls erinnert wird?

Ich persönlich würde sagen: nein. Denn die Fluktuationen selber wurden schon früher entdeckt. Da ist die Bestätigung des Higgs-Mechanismus wohl doch wichtiger.

Wo kommen die Wissenschaftler zur Zeit besser voran: im Kleinen oder im Grossen?

Momentan wohl im Grossen! Mit dem Higgs hat man das Modell zur Beschreibung der Welt im Kleinen jetzt komplett, da ist nicht mehr viel Dynamik in der Forschung wenn nichts neues, unerwartetes gefunden wird. In den grossen Skalen herrscht zur Zeit ein goldenes Zeitalter, denn man hat immer neue Beobachtungen. Wir Kosmologen wissen, dass wir 95 % des Universums – dunkle Materie, dunkle Energie – nicht verstehen. Das treibt uns Forscher an! Das fast letzte Rätsel im ganz Kleinen ist die Natur der Neutrinos. Dank astrophysikalischer Beobachtungen wissen wir heute, dass diese einst als masselos charakterisierten Teilchen Masse haben. Es dürfte auch die Astrophysik sein, die die genaue Masse als erstes bestimmen wird.

Wie gross war das Universum zum Zeitpunkt des Urknalls?

Nach klassischer Lehre: Ein Punkt mit unendlicher Dichte und keiner Ausdehnung. Die Hoffnung ist aber, dass man das in Zukunft einmal quantenmechanisch verstehen kann, zum Beispiel durch die Stringtheorie. Vielleicht lernen wir dann, dass das Universum zur Zeit des Urknalls doch nicht unendlich klein und unendlich dicht war, sondern eine gewisse, wenn auch kleine Ausdehnung hatte.

Glauben Sie, dass vor dem Big Bang schon was war?

Als Physiker versuchen wir, nicht zu glauben. Wir sagen: Wir wissen es nicht. Als Mensch wäre es mir eigentlich lieber, wenn vorher schon etwas gewesen wäre.

Ist es vernünftig, einen Schöpfer, wenn es ihn denn gibt, um Umfeld des Big Bang zu suchen?

Ja, wenn es einen gibt, dann kann man ihn mit gutem Grund dort suchen.

Glauben Sie, dass es noch weitere Universen gibt?

Wir haben bisher noch nicht alle Gegenden unseres Universums gesehen, weil wir sie aufgrund der uns bekannten Naturgesetze nicht sehen können. Es ist aber sehr gut möglich, dass es weitere Räume gibt, die möglicherweise auch ganz andere Naturgesetze kennen, als sie uns bekannt sind.

Heute weiss man, dass sich unser Universum immer weiter ausdehnen wird. Wissen Sie noch mehr über unsere Zukunft?

Nach heutigem Wissen dehnt sich das Universum tatsächlich immer schneller aus, wird dadurch immer kälter, die anderen Galaxien driften von uns weg, und wir werden uns einmal in einem ziemlich kalten und einsamen Universum wiederfinden. Je nachdem, was die dunkle Energie ist, könnte das Universum aber auch eine andere Zukunft haben und sich eventuell auch wieder zusammenziehen. Was die kosmologisch nahe Zukunft angeht: Klar ist, dass unsere Sonne bald – also in ein paar Milliarden Jahren – ausbrennen wird.

Was ist für uns Menschen die bedeutendere Leistung: die kopernikanische Wende – oder die Entdeckung des Urknalls?

Vielleicht die kopernikanische Wende, weil sie den Menschen aus dem Zentrum verdrängt hat. Doch auch der Urknall ist nicht ohne: Er sagt uns, dass das Universum endlich ist, er führt uns also die Endlichkeit der Welt vor Augen.

Denken Sie, dass bei der Untersuchung des frühen Universums noch Erkenntnisse auftauchen, die das Selbstverständnis des Menschen erschüttern werden?

Was uns erschüttern würde, wäre, wenn wir ausserirdisches Leben fänden. Dass es anderswo Leben gibt, ist angesichts der Grösse des Universums ja so gut wie sicher. Wenn man wüsste wo, wäre das für uns Menschen aber sicher ein Schock!

Unser Zeit ist knapp, wir müssen langsam zum Ende kommen: Sie lesen gerne. Haben Sie uns einen Tipp für ein interessantes Sachbuch zum Thema?

Bill Bryson’s „Eine kurze Geschichte von fast allem“ ist recht unterhaltsam geschrieben. Brian Greene’s Buch „Der Stoff aus dem der Kosmos ist“ beschäftigt sich etwas tiefer mit der Physik.

Und vielleicht noch ein belletristisches Werk, das uns in die Kosmologie einstimmt?

Ich lese gerne Science Fiction ... vielleicht Carl Sagan’s Buch „Contact“, davon gibt es ja auch einen Film, und Carl Sagan war ein bekannter Astrophysiker. Oder Arthur C. Clarkes „Rendez-vous mit Rama“.

Wenn jemand von Ihnen am 27. September im Speed Date noch mehr wissen will – wie muss er das anstellen?

Er oder sie muss sich anmelden unter: http://www.origins2013.eu/geneve/speed-dating-cern

Und falls Sie dann einen ihrer Gesprächspartner für die Kosmologie begeistern: Gibt es ein Alter, in dem man nicht mehr mit einem Physikstudium beginnen sollte?

Nein, für ein Physikstudium ist es nie zu spät!

Interview: Benedikt Vogel (veröffentlicht 24. 9. 2013)

  • Visualisierung der kosmischen Saiten (engl. cosmic strings).
  • Das vom Planck-Satelliten erstellte Bild der kosmischen Hintergrundstrahlung.
  • Visualisierung der kosmischen Saiten (engl. cosmic strings).Image: zVg1/2
  • Das vom Planck-Satelliten erstellte Bild der kosmischen Hintergrundstrahlung.Image: zVg2/2

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