Überlichtgeschwindigkeit: Entdeckungen zur Dunklen Materie stellen die Physik auf den Prüfstand!

stell dir ein Teilchen vor dass die kosmische Geschwindigkeitsgrenze überschreitet und sich schneller bewegt als das Licht verblüffenderweise ist diese Vorstellung keine bloße Science Fiction sondern das reale Ergebnis einiger physikalischer Modelle ob die hypothetischen tachionen aber mit der Relativitätstheorie vereinbar sind und über quantenfeldtheorien beschrieben werden können be einfchkreisen lange heiß umstritten bis jetzt denn nun haben Physiker tatsächlich eine bahnbrechende neue Lösung des Dilemmas ins Feld geführt und natürlich für neuen Diskussionsstoff in der expertenwelt gesorgt doch wie ist es überhaupt möglich dass die tarionen selbst im Rennen mit dem Licht die Nase vorn haben vor welche Probleme stellen Sie die Forscher und wieso könnten sie uns sogar dabei helfen das quälende Rätsel um die Dunkle Materie zu lösen manche gehören einfach zum klein einmal eins der Physik dazu alle Körper die eine Masse haben ziehen sich gegenseitig an auf der Erde fallen alle Körper nach unten also in Richtung des erdmittelpunktes und vor allem nichts ist schneller als das Licht nun das könnte man jedenfalls meinen doch tatsächlich verbirgt sich in der Welt der Physiker auch ein hypothetisches Teilchen das wir getrost als kosmischen Speedy Gonzales bezeichnen können ein Teilchen das mit Überlichtgeschwindigkeit durchs weltal jagt und dadurch sogar rückwärts in der Zeit reisen könnte im ersten Moment würden wir die atemberaubenden Eigenschaften des tachions wohl ausschließlich in Science Fiction Streifen aller Star Wars verorden denn immerhin stehen diese im krassen Widerspruch zu Einsteins spezieller Relativitätstheorie die besagt dass nichts schneller sein kann als Licht im Vakuum beträgt die Lichtgeschwindigkeit etwa 300.000 km pro Sekunde bzw 1,08 Milliarden kilmet pro Stunde und nicht einmal masselose Teilchen die Photonen sind dazu in der Lage diese halsbrecherische tempomarke zu überschreiten doch manchmal genügt bereits ein theoretisches Schlupfloch um dem Licht den geschwindigkeitsschneid abzukaufen im Jahr 1962 Wiesen mehrere Physiker darauf hin dass es für die Gleichungen der speziellen Relativitätstheorie mehrere Lösungsmöglichkeiten gibt eine davon entspricht der normalen Materie die sich mit unterlichtgeschwindigkeit bewegt doch eine andere und das ist das aufregende erlaubt teil die unablässig mit Überlichtgeschwindigkeit durch den Weltraum Rasen und die nicht einmal bis auf Lichtgeschwindigkeit abgebremst werden können vor diesem Hintergrund führte der US-amerikanische Physiker Gerald Feinberg 1967 drei Begriffe ins Feld um die Teilchen hinsichtlich ihrer Eigenschaften zu kategorisieren demzufolge bewegen sich die tardionen stets langsamer als das Licht durch den Raum die luxonen legen eine konstante Lichtgeschwindigkeit an den Tag und das Tempo der tachionen ist stets höher als das des Lichts letztenendes sollte sich allerdings nur die letzt genannte Bezeichnung durchsetzen an dieser Stelle sei aber angemerkt dass die tarionen zwar eine mathematische Lösung für die Gleichungen der speziellen Relativitätstheorie verkörpern im umkehchluss bedeutet das aber nicht dass sie deshalb auch zwingend existieren müssen wie man das Licht hinter sich lässt wie ist das möglich wie kann ein Teilchen überhaupt schneller als das Licht sein nun um die zu verstehen müssen wir uns näher mit den theoretischen Berechnungen und den daraus resultierenden Charakteristiken der tarionen beschäftigen zu fanden die Experten der 60er Jahre heraus dass es theoretisch Teilchen geben könnte deren quadrierte Masse einen negativen Wert besitzt und die dadurch einsteinsemposchranke durchbrechen können damit das gelingt müssten sie jedoch ausschließlich mit Überlichtgeschwindigkeit unterwegs sein dies wird wiederum dadurch ermöglicht dass die Teilchen mit steigender Geschwindigkeit an Masse und Energie verlieren und somit das altbekannte Schema aller normalen Teilchen ins Gegenteil verkehren im Umkehrschluss bedeutet dies also nichts anderes als dass man den tachionen unendlich viel Energie zuführen müsste um sie bis auf Lichtgeschwindigkeit oder darunter abzubremsen aber wie könnten die überlichtteilchen eigentlich entstehen nun auch dafür stellte Feinberg seinerseits eine Erklärung vor ähnlich wie das higgboson werden auch die tarionen durch die spontane symmetrieberechnung eines im Kosmos präsenten skalarfeldes gebildet dieses geht wiederum eine Wechselwirkung mit der Materie ein und die Strukturen stehen mit unter im Verdacht auch an der Entstehung der geheimnisvollen dunklen Energie beteiligt zu sein während sich die Existenz der tachionen im ersten Augenblick also recht simpel erklären lässt stellt sich die Sache umso kniffliger da wenn wir sie einmal aus einem physikalischen Blickwinkel betrachten zwar ist es richtig dass die überlichtteilchen im Rahmen der stringthorie und des ksimffekts schrieben werden können im selben Atemzug lassen sie sich aber nicht in der gültigen Quantenfeldtheorie unterbringen diesbezüglich verweisen die Experten auf drei schwerwiegende Probleme die die tarion in ein rasenschnelles Ding der Unmöglichkeit verwandeln die erste Komplikation besteht darin dass die Energie der tarionen unter bestimmten Bedingungen negative Werte annehmen könnte was der gängigen Lehrmeinung zufolge aber schlichtweg unmöglich ist die nächste Hörde beschäftigt sich mit der Frage nach der Stabilit die bisherigen berechnungen haben ergeben dass das quantenphysikalische tarionenfeld im Grundzustand instabil wäre ein Umstand der wiederum eine Art Tsunami von überlichtteilchen auslösen würde zu guter Letzt wäre da noch die Tatsache dass sich die Anzahl der tarionen je nach Zustand des Beobachters verändern würde und auch dies steht im krassen Widerspruch zu den gängigen Modellen dieses neue Modell löst die tionenpre W die tionen infolge ihrer theoretischen Probleme für den Großteil der Forscher eher unerwünschte Artefakte darstellen sah das Team um Jersey Paxos von der Universität Stockholm darin eine anspruchsvolle Aufgabe die es zu bewältigen gilt im Rahmen ihrer Arbeit gelangten die Experten schließlich zu der Erkenntnis dass die drei grundlegenden Hindernisse in Wahrheit bloß auf einer fatalen Fehlannahme beruhen könnten doch was ist damit gemeint nun die Gruppe um Paxos hat aufgezeigt dass die Probleme auf einer fehlerhaften Präsentation der lorenzgruppe in einem zu kleinen Hilbertraum beruhen kurz zur Einordnung die lorenzgruppe beschreibt die Symmetrie der Gleichungen die die Naturgesetze beschreiben dazu gehören beispielsweise die Einsteinschen Feldgleichungen der Hilbertraum beschreibt wiederum die möglichen Zustände eines quantenphysikalischen skalarfeldes in einfachen Worten führen die Experten die tarionenpre also darauf zurück dass die Bedingungen für ihre physikalische Integration bislang in einen viel zu engen Rahmen gepresst wurden diesbezüglich gilt es nämlich zu berücksichtigen dass sich die tarionen in einem anderen Zeitrahmen bewegen wie schon kurz erwähnt könnten sie theoretisch nämlich auch rückwärts in der Zeit reisen aufgrund dessen müsse nicht nur der Anfangszustand sondern auch der Endzustand des Systems in die tachionmelle mit einbezogen werden der Zustandsraum muss folglich also erweitert werden und tatsächlich gibt es die Idee dass die Zukunft einen direkten Einfluss auf die Gegenwart besitzen kann nicht erst seit gestern unterm Strich würde dieses Phänomen aber auch unser Verständnis von Kausalität at absurdum führen denn immerhin würde die Wirkung in diesem Fall vor der Ursache eintreten vielleicht ist dies auch der Grund dafür dass diese Annahme bislang eher als unkonventionelle Deutung einiger Quantenphänomene gilt und doch zeigt die neue Studie dass die Erweiterung des hilbertraums die drei Grundprobleme der quantenphysikalischen Beschreibung der überlichtteilchen vergessen macht durch die Verdopplung des hilbertraums erhalten die Physiker einen mathematisch stimm Rahmen der die korrekte Quantisierung der tachionfelder ermöglicht die Teilchen lassen sich demzufolge also in die Quantenfeldtheorie einfügen doch das ist noch längst nicht alles folgt man den Ausführungen der Forscher so könnte das einfügenende der tarionen auch dabei helfen einige Rätsel um das hig boson und den Ursprung seines Quantenfeldes zu knacken dabei sind es insbesondere die Dynamik und der Phasenübergang die noch immer von gewaltigen Fragezeichen begleitet werden ob die neuesten Erkenntnisse der Experten aus Stockholm Tages dazu führen werden diese physikalischen Geheimnisse zu lüften bleibt vorerst aber abzuwarten denn zunächst müssen Sie erst einmal den kritischen Gegenstimmen aus den eigenen Kreisen standhalten Christoph judlowski vom Institut für Grundlagenforschung in Soul ist jedenfalls der Ansicht dass die vorgeschlagene Theorie nicht haltbar ist sie soll das lokalitätsprinzip von Interaktion auf grundlegende Weise verletzen judlowski zufolge gibt es daher höchstwahrscheinlich überhaupt keine Teilchen mit negativ quadratmasse und somit auch keine tachionen die angepassten Gleichungen gehen laut judlowski mit einem unphysikalischen Verhalten einher das keinen Sinn ergibt ob es nun wirklich Teilchen gibt die mit Überlichtgeschwindigkeit durch das allpitschen ist also weiterhin umstritten doch immerhin wird ihre Existenz nun mehr nicht nur in der Welt von fantasievollen Science Fiction Autoren diskutiert sondern auch in den Reihen renomierter Forscher die womöglich schon bald etwas mehr Licht ins kosmische Tempo dunkel bring werden besteht dunkle Materie aus tarionen obwohl sich die Existenz von tarionen bislang nicht empirisch belegen lässt vermuten manche Experten dass ihr Einfluss im Universum viel bedeutender sein könnte als bislang gedacht so kommt eine neue Studie zum Schluss dass tachionen womöglich das Herzstück der mysteriösen Dunklen Materie verkörpern nachdem die Forschungswelt schon so lange fnet denn bekanntermaßen schlummern die wahen Hintergründe der Dunklen Materie seit jeher im ver genen ihre Existenz wird im Standardmodell der Kosmologie postuliert um die Bewegung der sichtbaren Materie und insbesondere die Geschwindigkeit mit der Sterne das Zentrum ihrer Galaxie umkreisen zu erklären da die Dunkle Materie aber weder mit anderer Materie noch mit elektromagnetischer Strahlung interagiert ist sie nicht sichtbar und nur über die Wechselwirkung mit der Gravitation nachgewiesen eine dunkle Materie die aus tachionen besteht würde allerdings erklären weshalb die Fachleute bislang nicht herausfinden konnten womit wir es hier überhaupt zu tun haben die Experten berechneten dass sich ein mit tarionen gefüllter Kosmos zunächst in seiner Ausdehnung verlangsamen könnte um sie anschließend wieder zu beschleunigen also ganz so wie es die Astronomen im Universum beobachten können grundsätzlich geht man davon aus dass die Dunkle Energie für die beschleunigte Expansion des Kosmos verantwortlich ist dementsprechend könnte die Idee eines tarionenkosmologiemodells also sowohl die Dunkle Materie als auch auch die Dunkle Energie erklären um ihre theoretischen Überlegungen mit realen Datensätzen abzugleichen stützen sich die Forscher auf Beobachtungen von Supernova des Typs 1A dabei handelt es sich um Supernova die immer mit der gleichen Helligkeit ausbrechen und dadurch in der astronomischen Welt als nützliche Punkte zur Entfernungsbestimmung dienen und sehe da die Experten stellten fest dass das tarionmell die Supernova Daten genauso plausibel erklären kann wie das Standardmodell der Kosmologie mit Dunkler Materie und dunkler Energie bedeutet dies nun also dass die Dunkle Materie und die dunkle Energie tatsächlich aus tarionen bestehen na ja nicht zwangsläufig denn zunächst gilt es für die Forscher erst einmal zu beweisen dass tachionen auch wirklich existieren in der Theorie ist das tachion kosmologiemodell ähnlich wie die stringthorie dazu imstande vieles zu erklären doch in der Praxis würde es auch eine Reihe von neuen gewaltigen Problemen nach sich ziehen allen voran wäre da das Zeit Problem der kausale Fluss der Zeit von der Vergangenheit in die Zukunft auf dem unsere gesamte Welt basiert würde in dieser Form seine Gültigkeit verlieren aber was wissen wir schon vielleicht drückst du ja genau jetzt auf den abobutton gerade weil du es in der Zukunft schon getan hast werde sehr gerne Teil unserer Community und lass dir nie wieder ein spannendes Video von uns entgehen bis bald