Allgemeine Relativitätstheorie Einsteins zweiter Geniestreich

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Kaum jemand verstand sie als sie vor 100 Jahren veröffentlicht wurde und doch machte sie Albert Einstein zum Star: die allgemeine Relativitätstheorie. Im Jubiläumsjahr feiert sie einen Triumph: den direkten Nachweis der von Einstein vorhergesagten Gravitationswellen.

Deutscher, Schweizer, Amerikaner: Albert Einstein (1879-1955) im Jahr 1933 nach seiner Übersiedlung in die USA. In diesem Jahr 1933 wurde er Mitglied des Institute for Advanced Study, einem kurz zuvor in der Nähe der Princeton University gegründeten privaten Forschungsinstitut. Foto: Getty Images 6 Bilder
Deutscher, Schweizer, Amerikaner: Albert Einstein (1879-1955) im Jahr 1933 nach seiner Übersiedlung in die USA. In diesem Jahr 1933 wurde er Mitglied des Institute for Advanced Study, einem kurz zuvor in der Nähe der Princeton University gegründeten privaten Forschungsinstitut. Foto: Getty Images

Stuttgart - Wer heute sein Navi einschaltet, findet auch mit Hilfe von Albert Einstein (1879-1955) zum Ziel. Erst die Allgemeine Relativitätstheorie ermöglicht die gewünschte Genauigkeit der Satellitennavigation. Diese praktische Anwendung konnte Einstein nicht vorhersehen, als seine umwälzende Theorie vor 100 Jahren, am 11. Mai 1916, im Fachblatt „Annalen der Physik“ veröffentlicht wurde. Die Wirkung seiner Arbeit war jedoch sehr viel tiefgreifender: Mit der Allgemeinen Relativitätstheorie revolutionierte das Menschheitsgenie das Weltbild der Physik – auch wenn das nicht sofort klar war.

Die große Welle

Immer wieder haben sich Einsteins Vorhersagen in der Realität bestätigt. Im Jubiläumsjahr krönt nun der erste direkte Nachweis sogenannter Gravitationswellen die Allgemeine Relativitätstheorie. Gravitationswellen waren bis zu Anfang diesen Jahres das letzte noch unbewiesene Element der Einsteinschen Relativitätstheorie.

Die Wellen werden der Theorie zufolge von großen Massen erzeugt, wenn diese sich bewegen, und verzerren den Raum selbst. Das Ligo-Observatorium (ein spezielles Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium, das in den USA für den Nachweis von Gravitationswellen gebaut worden ist. Das Ligo-Konsortium betreibt zwei nahezu identischen Detektoren in Hanford, US-Bundesstaat Washington, und 3000 Kilometer davon entfernt in Livingston, US-Bundesstaat Louisiana) konnte erstmals die Gravitationswellen von zwei Schwarzen Löchern auffangen, die in rund 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde verschmolzen waren. Sie entstehen immer dann im Universum, wenn sich große Massen beschleunigt bewegen. Also etwa, wenn die Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne kreist. Allerdings sind diese Wellen so schwach, dass sie nicht zu messen sind.

Ganz anders sieht es bei Sterne-Explosionen – Supernovas – oder zusammenstoßenden Neutronensternen und Schwarzen Löchern aus. Schwarze Löcher sind eines der größten Geheimnisse der Physik – und bisher nur theoretische Konstrukte. Sollten sich die Ankündigungen aus den USA bewahrheiten, würden diese Staubsauger des Weltalls erstmals als real nachgewiesen werden.

Autofahren und Gravitationswellen

Gravitationswellen gehören zu den spektakulärsten Vorhersagen von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Jeder beschleunigte Körper sendet demnach Gravitationswellen aus – also auch ein Autofahrer, der an einer Ampel startet. Die Wellen sind umso stärker, je mehr Masse der Körper hat. Jedoch sind sie in der Regel so winzig, dass Einstein selbst nicht daran glaubte, dass man sie jemals messen könnte. Seit über 50 Jahren hatten Physiker dafür einen direkten Nachweis gesucht.

„Neue Ära in der Astronomie“

„Das ist mit Sicherheit der Beginn einer neuen Ära in der Astronomie“, urteilt der Direktor am Albert-Einstein-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Potsdam und Hannover, Bruce Allen, bei der Präsentation der Entdeckung im Februar. An Allens Institut, das an der internationalen Ligo-Kooperation beteiligt ist, war das Signal zuerst bemerkt worden. Die Beobachtung bestätigte nicht nur die Existenz von Gravitationswellen, sondern auch von verschmelzenden Schwarzen Löchern.

Die Allgemeine Relativitätstheorie hat sich damit selbst dort als erfolgreich erwiesen, wo ihr Entdecker es nicht für möglich hielt. „Einstein hat nicht geglaubt, dass man Gravitationswellen jemals nachweisen können wird, und er hat nicht an Schwarze Löcher geglaubt“, betont Allen. „Ich denke, er würde sich freuen, dass er in beiden Punkten unrecht hatte.“