2017
Oktober
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Warum wir in einem dreidimensionalen Universum leben

Wenn wir über den Urknall als den Anbeginn der Welt sprechen, werden manche Eigenschaften unseres Universums als gegeben angenommen, die eigentlich ziemlich verwunderlich sind. Warum etwa hat der Kosmos genau drei sichtbare Raumdimensionen und nicht sieben, elf oder 21, wie es manche Stringtheorien zur kompletten mathematischen Beschreibung der Realität voraussetzen?

Dazu haben fünf Physiker eine Idee, die sie in einem Paper zusammengefasst haben. Dazu betrachteten sie die Grundlagen des Standardmodells, das die Entstehung des Universums erklärt, mit den mathematischen Werkzeugen der Knotentheorie. Kurz nach dem Urknall muss das Universum, so viel weiß man, von einem überaus dichten Quark-Gluonen-Plasma erfüllt gewesen sein. Einzelne Quarks (die Grundbausteinen der Elementarteilchen) wurden von den Gluonen (die die Kräfte zwischen ihnen vermitteln) mit passenden Gegenstücken verbunden, und zwar über flexible Energiestränge, die flux tubes. Wenn zwei so verbundene Teilchen sich voneinander entfernen, dehnt sich die Röhre, bis sie reißt. Dabei wird so viel Energie frei, dass ein zweites Quark-Antiquark-Paar entsteht, welches sich mit den Original-Teilchen verbindet.

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Was riesige Schwarze Löcher mit dem Urknall zu tun haben

Schwarze Löcher gibt es in allen möglichen Größen. Es gibt sie – vermutlich – in ganz klein, quasi in „S“ oder „M“, hier steht der Nachweis noch aus. Es gibt Schwarze Löcher mit der Masse einiger Sterne, die als Überbleibsel von Supernovae entstehen. Dieses „L“ ist wohl die Standardgröße. Dann gibt es die XL-Variante, die sich im Zentrum der meisten Galaxien findet. Und schließlich existiert auch noch die XXL-Version, die Astronomen in 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung gefunden haben – die also kurz nach dem Urknall (in astronomischen Zeiträumen gesehen) geboren worden sein muss.

Bei letzterer ist jedoch bisher nicht klar, welcher Prozess sie ins Leben gerufen haben könnte. Handelt es sich um Nachkommen der allersten Sterne? Oder hat sich an diesen Stellen die dichte Ur-Wolke direkt zu einem Schwarzen Loch verwirbelt und zusammengeballt? Beide Vorstellungen haben ihre jeweils eigenen Probleme. In Science stellen die japanischen Forscher Shingo Hirano und Naoki Yoshida jetzt einen Geburtshelfer vor, der zumindest in zeitlicher Nähe aktiv war: den Urknall selbst.

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