Physiker sind Sprachlos - Unglaubliche Entdeckung am CERN-Teilchenbeschleuniger

in dieser Folge bin ich voller Katzenhaare weil meine frisch gewaschenen Klamotten sehr gut als Bett für meine zwei Katzen dien also habe ich keine frischen Klamotten aber darum geht's heute nicht heute geht's darum die Privatsphäre von sehr sehr sehr kleinen Objekten zu ergründen dafür reicht manchmal ein Mikroskop einfach nicht aus Atome sind nämlich unvorstellbar klein also wirklich wirklich winzig und das zu ergründen greifen Wissenschaftler häufig auf extrem helle Lichtquellen zurück und vor Form von Licht wie Phononen oder quasiteilchen die sich durch ihr Medium schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen und somit etwas Unglaubliches ermöglichen was genau sie ermöglichen und warum das so wichtig ist das erfährst du heute in diesem Video aber nur wenn du gut aufpasst also lausche auf [Musik] [Applaus] [Musik] es geht heute nämlich um ein Gerät ein freie elektronenleser es ist ein tatsächlich sehr fortschrittliches Instrument das uns ermöglicht tief in die Struktur von Materialien zu blicken er funktioniert in dem Elektronen über wirklich eine sehr lange Strecke von mehreren Kilometern beschleunigt werden bis sie nahezu lichtgeschwindigkeiten erreichen diese hochgeschwindigkeiten oder diese hochgeschwindigen Elektronen werden dann in eine große Halle geleitet in der starke Magnete sehr gut angeordnet sind oder sehr spezifisch angeordnet sind diese Magnete bringen die Elektronen dazu sich auf ihren Weg auf eine sehr bestimmte Art und Weise zu schlängeln durch diese komische schlängelbewegung geben die Elektronen extrem intensive Lichtimpulse die als photonenimpulse bekannt sind diese photonenimpulse dann hingegen sind sehr kraftvoll und können dazu verwendet werden die inneren von Strukturen von verschiedensten Materialien zu beleuchten und zu analysieren dadurch können Wissenschaftler extrem genaue Informationen über die Zusammensetzung von Eigenschaften dieser besonderen Materialien erhalten was natürlich für die Forschung und Entwicklung in vielen wissenschaftlichen und technologischen Bereichen einfach unerlässlich ist das Problem ist dass die Geräte riesig sind wirklich riesig und vor allem lang extrem lang kriegen wir das nicht irgendwie kleiner hin können wir nicht den gleichen Effekt nicht irgendwie mit einem Gerät das in ein Gebäude passt anstatt eine Kleinstadt erziählen nun ein internationales Team von Physikern hat jetzt den gleichen Effekt mit einem viel kleineren Gerät erzielen können aber nicht so voreilig nach vorn springen ich erkläre gleich was ich meine es ist ein Gerät das quasiteilchen verwendet es sind Teilchen ähnliche Gebilde die aus den komplexen Wechselwirkung eines Kollektivs anderer Teilchen hervorgeht hervorgehen ihr werdet mich schon in den Kommentaren korrigieren im Gründe genommen verwenden Sie eine andere Form von Energie und Licht die extreme Effekte mit sich bringen wie ich bereits erwähnt habe sich z.B schneller als lichtgeschwindigkeiten zu bewegen und sowas wir kommen aber gleich dazu zuerst m verstehen das quasi Teilchen nun wirklich sind wir leuchten da mal einen kurzen photonimpuls drauf versteht ihr wegen wegen ja quasi Teilchen sind also nützliche Konzepte in der Physik um das Verhalten in Materialien wie Festkörpern oder auch Flüssigkeiten zu erklären wo Teilchen wie Atome und Moleküle sehr dicht gepackt sind da kommen sie durch und vor allem wo starke starke Wechselwirkung stattfinden anstatt individuelle Teilchen Bewegung zu betrachten verwendet man also quasiteilchen um kollektive Phänomene in diesen dichten Materialien zu untersuchen und zu beschreiben ein bekanntes Beispiel für ein quasiteilchen ist das phonon phonone sind eine Art wie Energie in Form von Schallwellen oder Vibration durch kristalline Festkörper wie Metalle oder Halbleiter transportiert wird sie repräsentieren tatsächlich nicht die physischen Teilchen an sich sondern die Quantisierung von den schwingungsenergien die sich durch das Gitter des Materials bewegt man kann sich also einfach nun vorstellen als eine Welle die durch das Festkörper Gitter läuft ähnlich wie eine Wasserwelle sich durch das Meer bewegt dieses Modell hilft tatsächlich Physikern zu verstehen wie Wärme und Schall in diesen Materialien übertragen werden wenn also ihr Konzept zu einer praktikablen Technologie weiterentwickelt werden kann könnte es noch mehr Forschern auf der ganzen Welt einen unvergleichlichen Einblick in die kleinsten Strukturen geben die sie untersuchen und Einblicke in Viren Computerchips Fotosynthese und die Chemie der Sterne ermöglichen es ist ein äußerst dichtiger Prozess wie du dir wahrscheinlich denken kannst es ist äußerst wichtig auch vor allem in der Medizin doch die die wir jetzt haben sind viel zu groß wir bräuchten tatsächlich einen Teilchenbeschleuniger das vielleicht in deine Hosentasche passt okay ich übertreibe aber Teilchenbeschleuniger die vielleicht in ein Gebäude passen in ein normales Gebäude nun Teilchenbeschleuniger die in einem Gebäude passen sind leider auch viel weniger leistungsfähig als größere das macht durchaus Sinn die lang gestreckten elektronenbahen von der Größe einer Kleinstadt sind natürlich in der Lage hochenergetische Lichtwellen im rönkgenbereich des Spektrums auszusenden es ist eine Unmenge an Energie die da freigesetzt wird um um tatsächlich Materialien zu durchleuchten dennoch ist die Miniatur ich habe so Schwierigkeiten bei den Worten es ist nicht das erste Mal dass ich bei dem BT versage noch mal dennoch ist die [Musik] Miniaturisierung wenn man das kleiner machen möchte okay es ist nicht leicht das Wort auszusprechen dennoch wenn wir die Dinge kleiner machen wollen von teichenbeschleunigern z.B ist ist dennoch ein sehr wichtiges und extrem gutes Forschungsgebiet insbesondere bei Geräten die geladene Teilchen oder Plasma beschleunt und hier kommen wir zum wichtigsten Teil das Forscherteam hat anhand von Computersimulation gezeigt wie diese kompakten plasmabeschleuniger helles Licht erzeugen können das dem von großen Teilchenbeschleunigern tatsächlich entspricht bisher also erstmal nur eine Simulation doch dennoch der Trick bestand darin zu verstehen wie plasmabeschleuniger quasiteilchen erzeugen quasiteilchen sind also diese kohärenten Systeme die entstehen können wenn Medium gestört oder angeregt wird obwohl sie in einer Gruppe Entstehen von mehreren Teilchen aus können Sie wie einzelne Teilchen behandelt werden da sie stabile Eigenschaften wie Ladung Masse Energie Größe Form und vor allem Impuls haben da quasi Teilchen durch die koordinierte Bewegung einer Ansammlung von lichtemintierenden Teilchen entstehen die sich durch ein Medium bewegen können Sie durch schlüpflöcher in den physikalischen Gesetzen schlüpfen die tatsächlich sonst gewöhnlichen Teilchen na ja gewöhnliche Teilchen werden nicht dazu in der Lage sie können sich sogar schneller bewegen als das Licht im gleichen Medium dies ist möglich weil sich das Licht verlangsamt wenn es sich durch etwas anderes als ein Vakuum bewegt so dass quasi Teilchen die erlaubte Geschwindigkeit in diesem bestimmten Medium überschreiten können und sie auch tatsächlich überholen ein ähnlicher Effekt passiert auch bei der cherenkstrahlung dazu gibt es bereits ein Video von mir also ruhig gucken und informieren der faszinierendste Aspekt der quasiteilchen ist ihre Fähigkeit sich auf eine Weise zu bewegen die nach dem physikalischen Gesetzen die für einzelne Teilchen gelten nicht zulässig wäre das sagte der Forschungsleiter des Experiments die Flexibilität ist tatsächlich bei diesem Experiment enorm obwohl jedes einzelne Elektron relativ einfache Bewegung ausführt kann die gesamtstrahlung aller Elektronen die eines Teilchens das sich schneller als das Licht bewegt oder eines oszillierenden Teilchens nacharmen obwohl es lokal kein einziges Elektron gibt das schneller als das Licht oder ein oszillierendes Elektron ist das ist die super super ultrafähigkeit von quasiteilchen die Sie zu Superhelden macht und das wä noch nicht mal alles sie können auch superradianz erzeugen einen ultr hellen photonenstrahl der von einer Ansammlung von Teilchen erzeugt wird die synchron miteinander arbeiten aber langsam die haben gezeigt dass es möglich wäre und ich weiß Theorie hin und her doch muss man auch bedenken dass ein solcher Fortschritt wenn es weiter verfolgt wird die Forschung und Technologie die weltweit in einer Handvoll freier elektronenleser verfügbar ist direkt in die vielen Universitäten und Krankenhäuser und industrielabore wenn man die da etablieren könnte wenn die Forschung dann soweit wäre W ist der absolute Wahnsinn also die Theorie steht fest es kann funktionieren aus was bestehen wir eigentlich ich meine klar es sind Moleküle es sind Atome die uns ausmachen es sind schwere und leichte Atome dabei unser Körper besteht aus 37,2 Billionen Zellen und wir bestehen zu 60% aus Wasser die restlichen 40% setzen sich aus einer Vielzahl von chemischen Elementen zusammen wobei Sauerstoff Kohlenstoff Wasserstoff Stickstoff Calzium und Phosphor die häufigsten sind wir haben zudem Eisen in unserem Blut und hier wird es interessant denn interessanterweise stammt das Calzium in unseren Knochen und das Eisen in unserem Blut von Sternen die von Milliarden von Jahren explodiert sind aber wie ist das möglich ich meine Eisen wo finden wir Eisen in Eisenschienen in den Minen von Moria oder in dem min von anderen Bergen Eisen ist tatsächlich recht häufig vertreten auf auf der Erde und es befindet sich in unseren Körpern wie kommt es wenn es denn in den Minen existiert und irgendwo tief in den Bergen vergraben liegt wie kommt es in unser Blut das ist vielleicht ein Thema für ein anderes Video denn die Antwort eigentlich dazu führt uns zu einem viel viel viel spannenderen Konzept sogar einem der faszinierendsten Konzepte der Wissenschaft dem Sternenstaub das Eisen in unserem Blut und auch das Calzium in unseren Knochen diese schweren Elemente also Eisen und Calzium stammen tatsächlich von sehr weit entfernten Sternen die vor sehr langer Zeit gestorben sind und als diese Sterne explodiert sind reisten die Elemente dann auch durch den Kosmos und wurden Teil der Materie aus der schließlich unser Planet und letztendlich auch wir selbst entschanden sind wir sind also im wahrsten Sinne des Wortes aus Sternenstaub gemacht aber es gibt noch etwas das noch viel viel erstaunlicher ist als das also das Eisen in unserem Blut wurde nicht auf der Erde geboten es entstand in dem Herzen von Sternen die durch nukleare Fusionsprozesse geformt wurden oder besser gesagt fusioniert wurden und sie wurden durch deren explosiven Tod durch natürlich eine Supernova ins Universum geschleudert also stellen wir uns einfach da draußen einen Sternform und dieser Stern kommt seinem Ende nah in den Tiefen eines Sterns beginnt alles mit Wasserstoff dem einfachsten und häufigsten Element im Universum Wasserstoff besteht aus einem Proton und einem Elektron im Kern des Sterns herrschen aber extreme Temperaturen sie haben mehrere Millionen Grad Celsius und auch extrem hohen Druck da die Wasserstoffatome so dicht zusammengebracht werden dass sie tatsächlich mit inander fusionieren diese Fusion bei der Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern verschmelzen setzt enorme energiefrei diese Energie zeigt sich in Form von Photonen also Lichtteilchen und erzeugt den sogenannten Strahlungsdruck dieser Strahlungsdruck wirkt nach außen und balanciert den Gravitationsdruck aus der durch die immense Masse des Sterns entsteht und ihn nach innen zu kollabieren droht es sind zwei sehr mächtige Kräfte die hier miteinander kämpfen der Stern verbringt den größten Teil seines Lebens in einem sehr stabilen Zustand ind dem die Fusion von Wasserstoff zu Helium kontinuierlich energiereisetzt irgendwann wird der Wasserstoff im Kern zu Neige gehen ohne wasserstoff kann keine Kernfusion mehr stattfinden und der Strahlungsdruck der den Stern stabil hält nimmt ab der Kern des Sterns beginnt sich unter dem Druck seiner eigenen Schwerkraft zusammenzuziehen er kollabiert während sich der Kern zusammenzieht steigt die Temperatur noch weiter an bis sie hoch genug ist um die Heliumkerne selbst zu Fusion zu zwingen nun beginnt eine neue Phase der Kernfusion in der Helium zu schwereren Elementen Kohlenstoff und Sauerstoff fusioniert wird auch dieser Prozess setzt eine Menge Energie frei jedoch nicht in so großen Mengen wie die wasserstofffusion weshalb der Strahlungsdruck auch geringer ist als zuvor der Kern zieht sich also weiter zusammen und erhitzt sich auch noch dazu während die äußeren Schichten des Sterns expandieren wodurch der Stern zu einem Roten Riesen wird im Inneren des Roten Riesen finden immer komplexere Fusionsprozesse statt nach der heliumfusion beginnt der Stern Kohlenstoff zu Neon Magnesium und anderen Elementen zu fusionieren diese Prozesse laufen weiter bis der Stern schließlich beginnt Silizium zu Eisen zu fusionieren Eisen stellt den Endpunkt der Fusionsprozesse dar den die Fusion von Eisenkern verbraucht mehr Energie als sie freisetzt an diesem Punkt kann der Stern also keinen Strahlungsdruck mehr erzeugen um den Gravitationsdruck entgegenzuwirken ohne den ausgleichenden Strahlungsdruck kollabiert der Eisenkern des Sterns innerhalb von Sekundenbruchteilen dieser plötzliche Kollaps führt zu einer gewaltigen extremen Explosion die als supern bezeichnet wird die äußeren Schichten des Sterns werden mit enormer Wucht ins allgeschleudert während der Kern zu einem Neutronenstern oder sogar zu einem schwarzen Loch hört die Elemente die während der Lebenszeit des Sterns und in der Supernova gebildet wurden verteilen sich im interstellaren Raum und zwar auf eine unglaubliche Art und Weise diese Elemente darunter auch Eisen und czium mischen sich mit interstellarem Gas und Staub und tragen zu Bildung neuer Sterne und vor allem Planetensysteme bei unser Sonnensystem entstand aus einer solchen interstellaren Wolke die durch den Tod früherer Sterne angereichert war das Eisen in unserem Blut und das Calzium in unseren Knochen stammen aus diesen Prozessen so dachte man zumindest bisher die Annahme dass das Eisen in unserem Blut aus einer supernov kommt oder aus supernv stammt war so sicher wie dein Abo auf diesem Kanal nachdem du das Video angeschaut hast also würde ich tatsächlich empfehlen dir zu abonnieren denn wir kratzen so langsam an den 100.000 Abonnenten und ich würde mich sehr freuen wir haben vier Grundkräfte im Universum wir haben die schwache und die starke Kernkraft und wir haben die elektromagnetische Kraft alle davon lassen sich durch die Quantenmechanik beschreiben bis auf die Schwerkraft die letzte und die vierte Kraft dabei durchdringt die Schwerkraft jeden Teil unserer Welt sie lässt uns nicht abheben und hält uns auf der Erde fest sie hält das Sonnensystem die Galaxien und das Universum durch das unser Planet gleitet zusammen alle drei Grundkräfte lassen sich durch quanteneigenschaften beschreiben doch die Vorstellung dass die Schwerkraft eine unsichtbare Kraft dieselben quanteneigenschaften aufweisen könnte wie die winzigsten Teile der Materie ist eine der wildesten Ideen der Physik und eine die nur extrem schwer zu testen ist doch jetzt behauptet ein Team von Physikern aus den Niederlanden und Deutschland dass Sie genau die Experimente entwickelt haben die zeigen könnten ob die Schwerkraft im Grunde eine quantenkraft ist deren Eigenschaften sich auf den kleinstmöglichen Skalen abbilden oder eine klassische geometrische Kraft wie Einstein sie sich vorgestellt hat zu den Experimenten kommen wir zum Schluss der Folge die Klärung der Frage ob es sich bei der Schwerkraft überhaupt erst um eine klassische Kraft oder eine quantenkraft handelt könnte helfen einige der derzeit ungelösten Rätsel der Schwerkraft und des Universums zu lösen aber nun gut wo fangen wir am besten an normalerweise wird die Quantenmechanik mit den kleinsten Bereichen unserer Welt in Verbindung gebracht in denen wir Quanteneffekte am deutlichsten sehen also zwischen subatomaren Teilchen wie Elektronen lichtpaketen also sogenannten Photonen und den ganzen Atomen und sogar Molekülen theoretisch könnten jedoch alle Objekte von Planeten bis hin zu Sonnensystem ganze Galaxien und möglicherweise dem gesamten Universum durch die Gesetze der Quantenmechanik beschrieben werden die als ein Spektrum von Möglichkeiten existieren bevor sie beobachtet werden auch wenn das natürlich nicht ganz stimmt ich komme gleich dazu also wenn Objekte an Größe zunehmen und an Schwerkraft gewinnen neigen sie dazu ihre quanteneigenschaften abzulegen und sich auf die klassische Seite der Physik zu begeben so wie wir sie tatsächlich kennen wir können in dem Fall vielleicht sogar an einen Tennisball denken es hat die Größe eines Atoms zumindest stellen wir uns das vor es hat die Größe eines Atoms dann hat es nämlich quanteneigenschaften wie z.B die heißen bergche undchärfe Relation das heißt wir wären nicht in der Lage zwei Eigenschaften des Tennisballs z.B die Geschwindigkeit mit der sich der Tennisball bewegt und die Position wo es sich gerade befindet kennen wir würden die zwei Sachen niemals gleichzeitig feststellen können sondern nur eine auf einmal doch vergrößern wir den Ball auf die Größe nun eines Tennisballs dann greifen die Effekte nicht mehr wir können somit die Position und die Geschwindigkeit bestimmen oder die Superposition die wir in der Quantenwelt so oft wiederfinden ein Tennisball in der Größe von Atomen wäre natürlich in einer Superposition die sogenannte Superposition ist die Fähigkeit eines quantensystems sich gleichzeitig in mehreren Zuständen zu befinden diese Situation ändert sich erstaunlicherweise erst dann wenn sie gemessen wird es befindet sich also ungemessen in zwei Zuständen in zwei verschiedenen Zuständen einmal als Welle das heißt wir haben keine Ahnung wo sich der Tennisball befindet es besteht nur eine Reihe an Wahrscheinlichkeiten wo der Ball plötzlich auftauchen kann und es ist ein Teilchen sobald es irgendwo auftaucht wenn jedoch schwerere Massen wie ein Tennisball mit stärkeren Gravitationsfeldern wenn jedoch schwerere Massen wie ein Tennisball mit stärkeren Gravitationsfeldern sich wie ein Quantenteilchen Verhalten könnten das in mehreren Zuständen gleichzeitig existiert und vielleicht sogar verschränkt ist dann wäre es wahnsinnig schwer dies zu erkennen denenn die quantenverschränkung und die Superposition die bisher als Test für die quantenhaftigkeit galt ist unglaublich zerbrechlich und bricht bei jeder kleinsten Störung selbst auf subatomarer Ebene oder sogar vor allem auf subatomarer Ebene bricht es zusammen jede Messung die als Messung gilt damit meine ich hier wirklich jede mögliche Interaktion mit dem Tennisball Luftpartikel Teilchen aus dem Kosmos die ständig um uns herum sind Photonen und wirklich alles gilt hier als eine Störung also kommen wir hier schon mal nicht weiter das heißt quanteneigenschaften skalieren nicht mit der Größe was allerdings skalierbar ist ist definitiv ein Abo auf dem Kanal denn wir kommen den 100.000 Abonnenten verdammt nah also wür du mich ein Abo hier sehr unterstützen falls du neu hier bist die extreme Schwäche der gravitationswechselwirkung im Vergleich zu allen anderen Kräften hat uns in die bittere Situation gebracht das wir noch nicht in der Lage sind ihre ultimative Natur zu untersuchen das schreibt Ludovico lami ein interessanter Name ein mathematischer Physiker an der Universität Amsterdam und seine Kollegen in ihrer Arbeit in früheren Experimenten in denen nach der quantenverschränkung zwischen Massen und Gravitationsfeldern gesucht wurde war das schwerste Objekt dass die Physiker in einem verschränkten Zustand versetzen konnten mehr als eine quantilllion mal leichter als die kleinste Masse die für ein Gravitationsfeld nachgewiesen wurde und das ist immer noch viel zu klein für ein nennswert des Gravitationsfeld doch um diese Sackgasse zu umgehen haben lami und Kollegen stattdessen eine Reihe von Experimenten vorgeschlagen die die quantenhaftigkeit der Schwerkraft aufzeigen könnten ohne dass eine Verschränkung erzeugt oder nachgewiesen werden muss und jetzt bitte gut aufpassen in dem Experiment wurden zwei Quantenobjekte verwendet die als quantenharmonische Oszillatoren fungierten ein quantenharmonischer Oszillator ist ein Modell das beschreibt wie sich ein Teilchen hin und her bewegt ähnlich wie eine Kugel die in einer Schüssel schwingt in der Quantenphysik kann das Teilchen dabei nur bestimmte Energiezustände annehmen nicht beliebige diese kann man sich also als winzige Massen vorstellen die hin und her schwingen in einem bestimmten Rahmen zu Beginn befinden sich die dies Objekte in sogenannten kohärenten Zuständen speziellen wellenzuständen ich erkläre das gleich diese Zustände haben minimale Unschärfe was bedeutet dass sie die Unsicherheit von der wir bereits gesprochen haben in Position und Impuls so gering wie möglich halten und kohärente Zustände sind besonders nützlich weil sie einfach zu beschreiben sind und viele Eigenschaften klassischer Systeme gut erklären die beiden Oszillatoren interagieren über die schwer Kraft miteinander indem sie sich gegenseitig anziehen ziel war es zu untersuchen ob diese Wechselwirkung quantenmechanische Effekte zeigt das Experiment untersuchte ob man die Veränderung der Zustände der quantenoszillatoren im Laufe der Zeit durch lokale Manipulation und den Austausch klassischer Information nacharmen kann klassische Information in dem Sinne sind dabei einfache Daten die ausgetauscht werden wie z.B Position oder windigkeit der Massen die wir hier im Experiment haben ohne dabei die Quanteninformation wie Verschränkung zu nutzen und lokale Manipulation bedeutet dass jede Masse nur vor Ort verändert wird ohne dass direkte Quantenkommunikation zwischen diesen Massen stattfindet wie gesagt wir müssen denäst in dem Experiment versuchen quantenmechanische Eigenschaften zu eliminieren oder anders gesagt das Ziel war es herauszufinden ob die Veränderung der Zustände der Oszillatoren durch die Methoden vollständig beschrieben werden kann das heißt ob sie also wenn dies möglich ist könnte die Gravitation also klassisch sein wenn die Veränderung jedoch nicht vollständig durch lokale durch lokale Manipulation und klassischen Informationsaustausch beschrieben werden kann deutet dies darauf hin dass die Gravitation quantenmechanische Eigenschaften hat das bedeutet dass die Gravitation dann auf eine Weise wirkt die nicht rein klassisch erklärt werden kann und möglicherweise Quanteneffekte beinhaltet das Experiment und das ist wichtig zu wissen ist bisher rein theoretisch diese theoretischen Ergebnisse könnten allerdings in zukünftigen Experimenten angewendet werden das heißt wir haben erstmal hier eine theoretische Basis die später in zukünftigen Experimenten auch tatsächlich angewendet werden kann um die Quantennatur der Gravitation zu testen eine richtige Durchführung des Experiments würde einen der größten eines der größten si was da steht eine Durchführung des Experiments Würde eines der größten Rätsel lösen und uns zeigen auf welche Art sich die Schwerkraft verhält auch wenn wir jetzt schon eigentlich genug Stress mit der Schwerkraft haben denn es zeigt sich dass sie vielleicht doch keine Konstante ist sie weicht auf großen Entfernung um 1% ab sie wird schwächer laut Einstein sollte dies überhaupt nicht möglich sein neugierig schau dir das Video dafür an um eine Antwort zu bekommen dies könnte eines der größten Fehler von Einstein sein denn auf sehr großen Skalen wird die Schwerkraft laut einer neuen Studie um 1% schwächer das klingt nach wenig hat aber immense Auswirkung auf unsere Physik und einsteinstheorien in den letzten 100 Jahren haben zahllose Studien bewiesen dass Alberts große Theorie habe ich gerade Alberts gesagt Albert Einsteins größte Theorie seine allgemeine Relativitätstheorie ist sie ist praktisch kugelsicher und alles von der vorhersag von Schwarzen Löchern bis zu Steuerung deines GPS-Geräts wird dadurch ermöglicht doch je mehr sich die Wissenschaftler mit immer leistungsfähigeren und ausgefallteren Technologien ausstatten die in der Lage sind den Kosmos bis ins kleinste Detail zu erforschen desto mehr Phänomene sehen Sie die sie mit einsteinstheorien nicht mehr erklären können doch eine Theorie auf die ist tatsächlich immer Verlass und wie ich bereits erwähnt habe Einsteins allgemeine Theorie sie besagt dass die grümmung des Raums oder besser gesagt die grümmung der Raumzeit die Schwerkraft verursacht dies können wir direkt beobachten dafür brauchen wir keine Theorien oder komplexe Technologie wir müssen einfach einen Teleskop nehmen und in den Himmel schauen dies ist das Phänomen der Gravitationslinsen wenn Licht von einem sehr weit entfernten Stern oder einer sehr weit entfernten Galaxie auf dem Weg zur Erde an einem reichen Objekt wie einem Galaxiehaufen vorbeizieht wird es durch die Schwerkraft des Objekts verbogen diese Verbiegung tritt auf weil die Masse des Haufens die Raumzeit um sich herum krümmt das Licht folgt der Krümmung wodurch das entfernte Objekt verzerrt oder als mehrere Bilder auf einmal erscheint halt ähnlich wie bei einer optischen Linse und daher auch der Name Gravitationslinse das also nur mal um ein Beispiel zu nennen doch hier kommen wir zum Problem denn wenn man auf enorme Größenordnung zoomt wie z.B diese Galaxiehaufen die sich dann über Milliarden von Lichtjahren erstrecken scheinen sich die Gesetze der einsteinischen Gravitationstheorie zu ändern es ist fast so als ob die Schwerkraft selbst nicht mehr perfekt mit Einsteins Theorie übereinstimmt das sagte Robin van ein Absolvent der University of waterlo in einer Pressemitteilung der Universität wenn ist übrigens ein Teil einer Zusammenarbeit zwischen der University of waterlou und der University of British Columbia die auf der Suche nach der Lösung dieses Rätsels sind und sie bezeichnen diese Diskrepanz in Einsteins Theorie als einen kosmischen Glitch was genau haben sie aber festgestellt und warum ist das so wichtig für uns nun in ihrer neuen Studie die in verschiedenen Fachzeitschriften veröffentlicht wurde sie lit nahe dass die Schwerkraft bei sehr großen Skalen bei der großen Galaxiehaufen um etwa 1% schwächer wird und 1% klingt nicht wirklich nach viel doch wenn sich die Schwerkraft gemäße Einsteins Theorie verhielte so wie Einstein es vorher gesagt hat dürfte es diesen Unterschied von 1% nicht geben und ja wie bereits erwähnt 1% klingt tatsächlich nicht nach viel aber in präzisen Messungen und Experimenten können selbst minimale Unterschiede entscheidend sein diese Unterschiede helfen irgendwie dabei Hypothesen zu testen und die Genauigkeit von Modellen zu bewerten ein Unterschied von 1% kann in vielen Bereichen der Physik und Kosmologie große Auswirkung haben da er auf grundlegende neue Erkenntnisse hinweisen könnte die Verständnis der Naturgesetze oder die unser Verständnis der Naturgesetze komplett verändern aber versteht mich nicht falsch die Kosmologen werden die allgemeine Relativitätstheorie in nächster Zeit ganz bestimmt nicht auf geben sie ist immer noch verblüffend genau und sie gibt einen genauen Rahmen für das Verständnis der Schwerkraft in unseren Dimensionen also in unseren alltäglichen Dimensionen meine ich es ist also nicht so dass wir jetzt plötzlich die Funktionsweise unserer gpsgäte oder die Funktionsweise eines Schwarzen Lochs jetzt irgendwie über Bord werfen müssen die Forscher haben nur versucht zu sehen ob es eine Abweichung auf den größtmöglichen Skalen gibt und wenn diese Störung wirklich existiert denn das muss noch bestätigt werden könnten sie Kosmologen helfen einige der größten derätsel des Universums zu erklären übrigens ein Abo auf dem Kanal hier wäre sehr Univ univers universal wir kratzen übrigens so langsam an den 100.000 Abonnenten würde mich also wirklich freuen wenn ihr auf den aboknopf eindrescht was ist also wirklich passiert das Forscherteam durch kennte Daten des kosmischen Mikrowellen Hintergrunds kurz CMB und dann entdeckten sie diese offensichtliche Störung der kosmische mikrowellenhintergrund ist eine riesige Fläche aus verweilender Strahlung die vom Urknall zurückgelassen wurde das ist tatsächlich der Nachhalt dessen was in den ersten ja tausenden nach dem Urknall passierte etwas was wir tatsächlich sehen können es sind übrig gebliebene Teilchen von der Zeit des Anfangs die viel Energie verloren haben aber dennoch überall im Universum zu finden und zu sehen sind Wissenschaftler nutzen ihn tatsächlich um die frühesten Stadien des Universums zu verstehen etwa wie sich die ersten Galaxien gebildet haben und was unmittelbar nach dem Urknall geschah wenn und seine Kollegen verwendeten ein Modell das auf grundlegenden physikalischen Gesetzen wie Einsteins allgemeine Relativitätstheorie beruht und verglichen die Vorhersage Ihres Modells wie die cmbden aussehen sollten mit cm B Beobachtungsdaten also das was wir tatsächlich sehen können ihr wissenschaftliches Modell stimmte nicht mit den Beobachtungen überein also mit dem was wir tatsächlich im fernuniversum sehen als sie jedoch einsteinsthorie um ein 1%entiges gravitationsdefizit korrigierten stimmte ihr Modell besser mit den Beobachtungsdaten überein plötzlich hat alles gepasst und an dieser Anpassung von 1% mag wie gesagt nicht nach einer großen Sache klingen weiß nicht wie oft ich oder wie gut ich es genug betone aber es ist dennoch eine große Sache auch wenn es klein wirkt noch mal also eine Anpassung von 1% mag nicht nach einer großen Sache klingen aber es ist genug um darauf hinzuweisen dass Einsteins Theorie möglicherweise überdacht werden muss außerdem könnte uns dieser Glitch helfen einige verwirrende Vorgänge im Universum besser zu verstehen es könnte wie ich bereits angesprochen habe ein Problem lösen das uns schon sehr sehr sehr lange beschäftigt das Weltall nämlich so wie wir ihn verstehen ist voller solcher Spannungen manchmal Stimmen verschiedene Messung desselben Phänomens nicht miteinander überein ein Beispiel dafür ist die habelspannung ein Problem das Astronom seit Jahren vor einem Rätsel stellt die habelspannung bezieht sich auf widersprüchliche Messung der Expansionsrate also der Ausdehnung des Universums nach unserem physikalis Standardmodell sollte die Expansionsrate des Universums überall gleich sein also das Universum sollte sich überall gleichermaßen ausdehnen und es ist unwichtig ob es hier ist oder in einer anderen galaxiegruppe Milliarden Lichtjahre entfernt dies sollte eine konstante sein auf die wir uns immer verlassen können doch Beobachtungen des Universums deuten darauf hin dass die Expansionsrate schneller ist in Regionen des fernen Universums also Bereiche des Universums die extrem weit entfernt sind sie dehnen sich schneller aus und Bereiche die um uns herum sind sind eher langsamer die Astronomen haben mehrere mögliche Erklärungen dafür vorgeschlagen und ich wette in den Kommentaren finden sich auch tolle Ideen warum diese hubelkonstante ein Problem darstellt doch die Astronomen konnten sich auf keine wirklich so einigen mit dem kosmischen Glitch allerdings haben wir hier eine mögliche Lösung dafür eine einprozentige schwächere Schwerkraft in größeren Maßstäben könnte die habelspannung verringern indem sie die Expansionsrate des Universums näher an die Mass Messwerte lokaler Beobachtung heranbringt wir müssen also hier ein bisschen über den tellerin schauen die Tatsache dass dieser kosmische Glitch den Astronomen helfen könnte die habbelspannung zu lösen ist ein extrem gutes Zeichen dafür dass es sie vielleicht wirklich geben könnte aber diese Studie bietet keinen definitiven Beweis für ein einprozentiges schwerkraftdefizit in größeren Maßstäben im Moment besteht noch die Möglichkeit dass es sich bei diesem Glitch tatsächlich um einen statistischen Fehler handelt also ein Fehler in den Daten mit zukünftigen Daten die vielleicht ein bisschen präziser sind also irgendwie in den nächsten 10 Jahren sollten wir herausfinden ob es sich tatsächlich um eine echte Entdeckung oder nur ein Fehler in den Daten handelt es ist also durchaus möglich dass die Störung existiert da die allgemeine Relativitätstheorie im fernen Universum ja sie wurde noch nicht getestet dafür bräuchten wir ein ein ein Wurmloch und dann könnten wir rüber das wäre was vielleicht für eine andere Episode stell dir folgendes vor mit dem Urknall beginnt die Ausdehnung des Universums ein Prozess bei dem Raum und Zeit entstehen und sich entfalten diese Expansion wird durch eine geheimnisvolle Kraft die Dunkle Energie angetrieben über Milliarden von Jahren weg zieht diese dunkle Energie des Universum auseinander doch die Dunkle Energie ändert die Geschwindigkeit der Expansion ihre konstante fällt unter einem bestimmten Schwellenwert und so übernimmt wieder die Gravitation das Ruder dies führt schließlich zu einem Zusammenfall des Universums es fällt in sich selbst zusammen das ist die Idee eines big Crunches es ist eine Idee aus der Wissenschaft über das Ende und jede Kultur hat eine Geschichte über das Ende das Ende der Zeit in der nordischen Mythologie wird die Welt in einer ich kann dich gerade nicht streicheln es tut mir leid gib mir eine Sekunde in der nordischen Mythologie wird die Welt in einer epischen Schlacht namens ragn Röck enden in der die Götter gegen die Eisriesen kämpfen in der christlichen Überlieferung heißt es in der Offenbarung des Johannes dass die letzte Schlacht in stattfinden wird die moderne Wissenschaft hat ihre eigene Geschichte der die abstoßende Schwerkraft eines flüchtigen Energiefeldes den sogenannten Feld der Dunklen Energie die Galaxien des Universums auseinander drückt bis sie von der Milchstraße aus einfach nur nicht mehr sichtbar sind und während dieses Modell in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weitgehend akzeptiert wird haben die jüngsten Forschungsarbeiten die Welt der Physik ein wenig auf den Kopf gestellt die Arbeit um der es heute in diesem Video geht und die Berichte sind jedoch ein wenig verfrüht es stimmt dass eine Gruppe von Astronomen ich weiß nicht warum meine Katze bei meiner frischen Wäsche gerade so abgeht diese Berichte sind jedoch ein wenig verfrüht es stimmt dass eine Gruppe von Astronomen das sogenannte dark energy sposcopic Instrument vor kurzem eine sehr genaue Messung der Dunklen Energie und iher Entwicklung im Laufe der Zeit veröffentlicht hat allerdings ist da Vorsicht geboten um die wahre Bedeutung der jüngsten Veröffentlichung zu verstehen nun dafür bin ich da lass uns es gemeinsam mal [Musik] angehen seit fast einem Jahrhundert wissen die Astronomen dass sich der Kosmos ausdehnt Jahrzehnte lang ging man aber davon aus dass der gravitationseinfluss der en des Universums die Expansion verlangsamt doch das änderte sich 1968 als zwei Gruppen von Astronomen feststellten dass sich die Expansion des Universums nicht verlangsamt sondern beschleunigt im Laufe des folgenden Vierteljahrhunderts bestätigten viele Messungen diese Beobachtung und die Astronomen einigten sich auf eine Erklärung diese Erklärung lautete dass das Universum von einem Energiefeld mit einer konstanten Energiedichte erfüllt ist dieses Energiefeld wird als dunkle Energie bezeichnet und die Version der Dunklen Energie die konstant ist wird als kosmologische Konstante bezeichnet von der Jüngsten desiankündigung waren alle früheren Messung mit der kosmologischen Konstante tatsächlich vereinbar die Konstanz der Dunklen Energie ist jedoch nicht sicher einige Modelle der Dunklen Energie sagen sogar voraus dass Sie sich im Laufe der Zeit verändern wird und das ist eine sehr wichtige Sache wenn dunkle Energie natürlich irgendwann kleiner wird ist es möglich dass die verlangsamte Wirkung der gewöhnlichen Schwerkraft wieder die Oberhand gewinnt was zu einem Szenario führen könnte das oft als der Big Crunch bezeichnet wird bei dem das Universum in sich selbst zusammenfällt wird die Dunkle Energie gegenüber größer ist es möglich dass die abstoßende Wirkung der dunkelen Energie schließlich einzelne Galaxien Sonnensysteme und in extremen Fällen sogar Atome auseinanderreißen könnte wenn dunkle Energie viel viel größer wird könnte die ferne Zukunft des Universums aus einzelnen subatomaren Teilchen bestehen die durch kosmische Entfernungen getrennt sind die Zukunft des Universums könnte ganz anders aussehen als unser heutiges momentan jedoch befinden wir uns in einer perfekten Balance was ein Zufall oder natürlich gibt es die Theorie dass es mehrere Universen gibt in denen die Gesetze der Physik sich ein wenig unterscheiden wirklich nur ein klein wenig und manche Universen dadurch werden jung sterben manche erschaffen erst kein Leben um sich diese Frage zu stellen wir leben nur in einem Universum das Leben durch den Zufall der Gesetze erlaubt aber okay ich schweife ab mehr zu der Theorie gibt es hier in diesem Video schaut es Euch ruhig an kommt dann wieder zurück aber zurück zum Thema um festzustellen ob die Dunkle Energie tatsächlich konstant ist müssen die Astronomen die Expansionsrate des Universums im Laufe der Zeit messen das dies Experiment verwendet das 4 m Meile Teleskop auf dem kitpeak in Arizona um ferne Galaxien abzubilden und ihre Geschwindigkeit in Bezug auf die Erde zu bestimmen und aufgrund der begrenzten Lichtgeschwindigkeit können diese Beobachtung Galaxien von vor 11 Milliarden Jahren bis zum heutigen Tag abbilden durch die Messung der Geschwindigkeiten von Galaxien in verschiedenen Entfernungen von der Erde natürlich lässt sich feststellen wie sich diese Geschwindigkeiten im Laufe der Zeit verändert haben wir dürfen nicht vergessen dass Licht nun mal Zeit braucht um uns zu erreichen aber uns dafür einen perfekten Blick in die Vergangenheit erlaubt das heißt wenn eine Galaxie 5 Milliarden Jahre entfernt ist 5 Milliarden Lichtjahre Verzeihung und die andere Galaxie 10 können wir jeweils beobachten wie schnell sich die Galaxien zu diesen Zeiten von uns entfernt haben dies ist für eine Beobachtungsdauer von 5 Jahren ausgelegt es hat 201 seinen beteb aufgenommen nach Jahren der sorgfältigen Datenanalyse hat die DC Kollaboration die Ergebnisse des ersten beobachtungsjahres nun endlich veröffentlicht in einer Reihe von Veröffentlichung die daraus entstanden sind heißt es dass wir folgendes erreicht haben die größte und genauste Karte der Struktur des Universums in den letzten 11 Milliarden Jahren wurde dadurch erstellt zudem wurde die expansionsgeschichte im Zeitraum von 8 bis 11 Milliarden Jahren mit einer Genauigkeit von 1% unter 1% Verzeihung gemessen sie übertrafen die Genauigkeit aller bisherigen Messungen zusammen in der Pressemitteilung und den Veröffentlichungen des des Experiments wird behauptet dass Ihre Daten mit der vorherrschenden Theorie der Dunklen Energie tatsächlich über einstimmen sie besagt dass die Dunkle Energie konstant ist wir müssen uns also keine Sorgen machen kombiniert man jedoch die desidaten mit anderen früheren Daten und vergleicht das Ensemble mit einer Reihe von Theorien passt ein Modell in dem sich diese dunkle Energie im Laufe der Zeit verändert besser zu den eigentlichen Daten nach diesem Szenario ist die Dunkle Energie langsam schwächer geworden was ist nun richtig hier wird es knifflig die richtige Antwort lautet nämlich beides und die Erklärung dafür ergibt sich aus der Statistik in der entdeckungswissenschaft sind eine Vorhersage und eine Messung nur selten genau dasselbe schließlich sind Messungen mit Unsicherheiten behaftet die sich aus Unzulänglichkeiten der versuchungsausrüstung ergeben und viele Veränderungen enthalten nährungswerte die die Vorhersage ungenau machen lass mich das mal kurz erklären nehmen wir z. an die Vorhersage für eine bestimmte Größe ist 1 und die Messung die wir dann machen ist 2 + 0,9 aus der einfachen Interpretation liegt die Messung also irgendwo zwischen 1,1 und 2,9 oder aber das ist ein Wert was von der Vorhersage abweicht aber der Unterschied zwischen der Vorhersage und dem Bereich der möglichen Werte für die Messung ist jedoch recht gering und es wäre voreilig in dem Fall zu sagen dass die beiden Werte nicht übereinstimmen wäre die Vorhersage hingegen gleich und die Messung liege bei 6 + 0,9 so ist der tatsächliche Bereich möglicher Messungen so groß dass man mit Fug und Recht behaupten kann dass diese Messung und Vorhersage dass sie unterschiedlich sind im Falle der jüngsten desimessung gegen Vorhersage und die Messung recht nah beieinander und das nur aus Daten von einem einzigen Jahr aber es gibt einen kleinen Unterschied z ZS den beiden und das ist das interessante wenn man darüber nachdenkt denn dieser Unterschied begünstigt das Szenario eines sich verändernden dunklen Energiefeldes wie geht es also weiter das des Experiment hat bereits mehrere Jahre an Daten aufgezeichnet und wird schließlich das Ergebnis einer Analyse auf der Grundlage von drei Beobachtungsjahren veröffentlichen auf die eine Veröffentlichung von fün Beobachtungsjahren folgen wird wenn die geringere Abweichung zwischen Vorhersage und Theorie ein echter Effekt ist würden künftige Analysen dies bestätigen da müssen wir einfach nur ein wenig Geduld haben ein paar Jahre angenommen stellt sich heraus dass zukünftige präzisere Messung der desidaten bestätigen dass sich die Dunkle Energie im Laufe der Zeit verändert nun dann ist die Kacke am dampfen in diesem Fall wäre dies eine sehr sehr bedeutsame Beobachtung eine die unser Verständnis der Kosmologie komplett revolutionieren würde und dies ist kein clickbait zum jetzigen Zeitpunkt könnte eine zukünftige Datenanalyse jedoch immer noch die Idee einer konstanten dunklen Energie tatsächlich bestätigen was ich persönlich hoffen würde eine Variable konstante wäre ein wenig gruselig leider wird es noch mindestens ein Jahr dauern bis wir ein besseres Verständnis dieser Situation [Musik] haben dieses Teilchen klingt so als wäre es direkt aus Track oder irgendeinem richtig wilden Science Fiction Buch dieses hypothetische Teilchen soll sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen nicht nur mit Lichtgeschwindigkeit mit Überlichtgeschwindigkeit und allein das erlaubt es dem Teilchen durch die Zeit selbst zu reisen und zwar rückwärts warum genau das kläre ich noch aber dies ist ein klarer Verstoß gegen die Relativitätstheorie und um ehrlich zu sein gegen alle Gesetze des Universums nichts kann schneller als die Lichtgeschwindigkeit sein können diese theoretischen Teilchen ohne Probleme dieses Limit komplett durchbrechen und auch noch selbst irgendwie in die Zeit zurückreisen was alles damit möglich wäre doch vorerst waren diese Teilchen namens takionen nur reine Theorie das Problem ist wie schon erwähnt dass diese Teilchen nun sie lassen sich schwer mit der Relativitätstheorie und der Quantenfeldtheorie vereinbaren bis jetzt die Folge ist ein zweiter also gut aufpassen denn ich werde jetzt sehr viel Informationen in euch reinpumpen jetzt haben Physiker also eine mögliche Lösung für dieses Dilemma veröffentlicht und die Diskussion damit neu aufgeheizt aber was genau ist das Problem mit den tionen bevor wir also so richtig loslegen lasst uns folgendes merken jetzt kommt eine sehr wichtige Information wie gesagt merken es ist n mal so dass sich nichts schneller als die Geschwindigkeit mit der sich Licht bewegt bewegt ich ich mag die Aussage nichts ist schneller als Licht nicht es stimmt zwar und das impliziert dass die Lichtgeschwindigkeit gesetzgebend ist was sie auch ist sie ist eine fundamentale oder ein fundamentales Gesetz des Universums aber vergessen wir folgendes nicht es geht bei der Lichtgeschwindigkeit eigentlich darum wie schnell Information von A nach B reisen kann die Lichtgeschwindigkeit ist also die maximale Geschwindigkeit mit der Informationen übertragen werden können dies ist super wichtig für später zuerst aber was sind takionen man hört oft na ja takionen sind hypothetische Konstrukte in der Physik sie sind hypothetische Teilchen aber was heißt das denn überhaupt ich glaube weder dir noch mir ist damit geholfen so eine Aussage irgendwie stehen zu lassen sind es Atome oder wie ordnen wir sie eigentlich ein um takionen ordentlich einzuordnen müssen wir wissen dass sie nicht Teil des Standardmodells der Teilchenphysik sind das Standardmodell beschreibt nämlich die Teilchen aus denen das univers besteht wie Elektronen Quarks und Neutronen es beschreibt die Kräfte vermittelnden Teilchen die die Grundkräfte diese Teilchen sind entweder also Fermionen wie Elektronen und Quarks oder Bosonen wie Photonen z.B natürlich gibt es da noch viel mehr aber wenn du da neugierig bist schau dir gern das Video hier an und komm dann wieder zurück doch tionen passen in keine dieser Kategorien und sind daher keine fionen Leptonen oder Quarks die Teilchen des Modells übertragen die Grundkräfte des Universums die für alles verantwortlich sind und tionen tun das nicht sie scheinen außerhalb des Standardmodells zu existieren falls Sie dann existieren während also die Teilchen des Standardmodells in direkten Wechselwirkung beteiligt sind um die physikalischen Kräfte zu vermitteln erfüllen tionen diese Rolle nicht ihre Hauptbedeutung liegt tatsächlich in ihrer hypothetischen Fähigkeit sich schneller als das Licht zu bewegen nach der Relativitätstheorie von natürlich Albert Einstein können Teilchen mit positiver Ruhemasse niemals die lichtgeschwinnigkeit überschreiten und das ist gerade wichtig denn tionen hingegen sollen immer schneller als das Licht selbst sein was zu bemerkenswerten Konsequenzen führt wenn tionen existieren könnten sie theoretische rückwärts in der Zeit reisen was große Fragen zu Kausalität aufwirft in der Physik ist die Kausalität eines der wichtigsten Konzepte na ja überhaupt dass Ursachen vor ihren Wirkungen liegen müssen würden tionen existieren könnten Effekte zeitlich vor ihren Ursachen auftreten das zu paradoxen führen kann das besprechen wir aber gleich noch im Detail ein weiterer sehr wichtiger Aspekt von tionen ist natürlich ihre Beziehung zu Energie und Masse normale Teilchen haben nun mal eine positive Masse sie haben etwas Gewicht während tionen eine imaginäre Masse haben in der Mathematik bedeutet das dass ihre Masse mit der Quadratwurzel von -1 ist also einer imaginären Zahl einer imaginären Einheit dies führt zu sehr komplexen Zahlen und lässt sich nicht direkt natürlich in unsere physikalische Realität übersetzen und in der Quantenfeldtheorie und der String Stringtheorie Verzeihung erscheint takionen oft als Zeichen von Instabilitäten im System ein Beispiel dafür ist z.B ein vakuumzustand der takionen enthält es könnte instabil sein und sich in einem neuen stabileren Zustand ändern dieser Prozess ist bekannt als der takun dieser Prozess ist bekannt als die takionenkondensation und sie spielt eine extrem wichtige Rolle in der stringthorie um verschiedene Vakuum Zustände und deren Stabilitäten zu verstehen stell dir vor das Universum ist also wie so eine Landschaft mit Hügeln und Tälern ein tun könnte anzeigen dass wir uns auf einem Hügel befinden und es könnte uns in einem Tal hin unter rollen lassen wo das System tatsächlich stabiler ist aber das klären wir in der im Teil 2 was das genau für die stringthorie und die Quantenfeldtheorie bedeutet vorher müssen wir aber wissen dass die Konstrukte der Physik sind die helfen der Physik also zurück zum Thema das große Hindernis dass sich nichts mit Masse mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann ist ja nicht nur ein Ausdruck des Limits unserer Technik oder ein Versagen der Vorstellungskraft sie ist in den Gesetzen des Universums selbst verankert wie sie in Einsteins spezieller Relativitätstheorie zum Ausdruck kommen wir haben tatsächlich da nicht so viel Spielraum ein ein Beispiel nehmen wir an du willst dich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen und du startest persönlich aus einem Ruhezustand du sitzt hier auf der Erde und du hast eine Rakete am Rücken und du gibst dir einen kleinen Schubs da du eine Masse hast muss ein Stoß eine gewisse Trägheit überwinden um dich in Gang zu bringen aber schließlich kommst du Gang und du zündest die Rakete weiter an aber sobald du die Startrampe verlassen hast hörst du nicht mehr auf du bist ja im Weltraum du hast einen hochentwickelten Antrieb der ist super cool und super schnell der ermöglicht es dir weiter zus schieben und weiter zu beschleunigen bei Geschwindigkeiten die weit unter der Lichtgeschwindigkeit liegen ergibt alles einen Sinn für jede Sekunde in der du deine Triebwerke zündest erhältst du die gleiche Beschleunigung und den gleichen Geschwindigkeitszuwachs aber wenn du dich der Lichtgeschwindigkeit NST passiert etwas seltsames die gleiche Menge an Energie die du in die Triebwerke gesteckt hast führt zu immer weniger Beschleunigung s dass du immer weniger Geschwindigkeit für dein Geld bekommst obwohl du deine Triebwerke bis zum Äußersten ausreißen kannst näherst du dich der Lichtgeschwindigkeit immer weiter an erreichst sie aber nie irgendwann wird dir klar dass Du unendlich viel Energie in deine Triebwerke stecken müsstest um Lichtgeschwindigkeit zu erreichen und die hast du einfach mal nicht das Problem dabei ist dass energiemasse ist je schneller du dich bewegst desto mehr kinetische Energie hast du was bedeutet dass du buchstäblich schwerer wirst je schneller du bist wenn du dich der Lichtgeschwindigkeit also näherst geht die Masse ins Unendliche s dass du eine unendliche Menge an raketenkraft benötigen würdest um die Lichtgeschwindigkeit zu erreichen und diese Regeln gelten jedoch für Objekte deren Masse unterhalb der Lichtgeschwindigkeit beginnt massenlose Objekte bewegen sich wie das Licht selbst natürlich automatisch mit Geschwindigkeit ohne sich zu verlangsamen oder natürlich zu beschleunigen und im Jahr 1967 schlug der Physiker Gerald Feinberg aufbauend auf Jahrzehnte lange Arbeit eine Klasse von Teilchen vor Objekte mit imaginärer Masse imaginär bezieht sich natürlich wie ich bereits besprochen habe auf den mathematischen Begriff der für die Quadratwurzel aus -1 also besteht falls du aufgepasst hast ich hoffe du hast aufgepasst diese Teilchen die er tion nannte ich ich spreche jedes Mal anders aus takionen oder ihr könnt es aussprechen wie ihr wollt also diese Teilchen die er takionen nannte würden nie langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit Reisen tatsächlich wären sie gezwungen immer über die Lichtgeschwindigkeit zu kommen als hätten sie genauso große Schwierigkeiten auf die Lichtgeschwindigkeit abzubremsen wie wir es versuchen würden auf sie zu beschleunigen und Feinberg war nicht der erste der überlichtchnelle Teilchen in erwegung zog aber er war derjenige der unseren Begriff dafür prägte Einstein spielte selbst mit den Gedanken fand aber das solche Teilchen eine zentrale Regel des Universums verletzen die Kausalität und hier kommen wir zu dem Teil den ihr euch merken solltet die Kausalität ist so grundlegend dass sie allem zugrunde liegt was wir über die Funktionsweise des Universums wissen und vereinfacht ausgedrückt besagt die Kausalität dass die Ursachen vor den Wirkungen eintreten müssen z.B ich muss dir eine SMS schiben bevor du eine Nachricht bekommst ich muss mir ein Stück Käse in den Mund stecken bevor ich es essen kann oder du könntest dir mir ein Stück Käse in den Mund abonniere den Kanal übrigens ich schweife ein bisschen ab das Problem mit tionen ist folgendes tionen sind in der Lage die Kausalität zu verletzen um zu sehen wie lasst uns ein kleines Gedankenexperiment aufstellen ich sitze hier auf der Erde während du das große Glück hast im Universum auf einem großen Abenteuer zu sein ich möchte dir allerdings eine SMS schicken ein Signal und zwar mit tionen also schalte ich meinen tacionensender ein und sende dir eine Nachricht aus meiner Perspektive Rasen die tionen mit mehr als Lichtgeschwindigkeit von mir aus weg und zwar in deine Richtung soweit so gut Logik trifft hier noch zu wenn du ganz still stehst wird das tacion dich irgendwann erreichen und zwar in weniger Zeit erreichen als das Licht braucht um dorthinzugelangen du würdest das tion oder das tion die Aussprache du würdest das tion erst dann kommen sehen wenn es bereits an dir vorbeigegangen ist was aber immer noch keine große Sache ist wenn du ein Teleskop auf mich allerdings herrichtest würdest du das tion empfangen bevor du das Bild von mir siehst nicht nur bevor du das Bild von mir siehst sondern bevor du das Bild von mir siehst wie ich den Knopf drücke um das abzusenden super seltsam aber immer noch kein großes Problem das Problem kommt tatsächlich erst wenn du dich bewegst in der Relativitätstheorie stehst du aus deiner Perspektive still während die Erde sich von dir entfernt das führt zu einer Zeitdilatation aus deiner Perspektive verlangsamt sich alles im Universum auch die Aktion bei der ich den Knopf drücke um dir das Signal zu senden wenn du dabei schnell genug reit könntest du mein tion empfangen und eine Antwort senden bevor ich überhaupt den Knopf gedrückt habe du kannst also ein Signal in die vergangenheits senden du könntest eine Nachricht zurückschicken um zu verhindern dass sich deine Großeltern treffen was bedeutet dass du nie existieren würdest aber du musst existieren um in der Zeit zurückzureisen um zu verhindern dass ich deine Großeltern treffen blabla bla blaa du könntest eine Explosion auslösen die den tion Mitte zerstört bevor er deine Nachricht bevor du meine Nachricht überhaupt erst erhältst und Du könntest Dich sogar selbst in deiner eigenen Vergangenheit zerstören das W ziemlich krass aber ich würde mein Hut vor Dir ziehen da wir allerdings nicht in einem Universum leben in dem diese Widersprüche und Verstöße gegen die Kausalität vorkommen scheint es unwahrscheinlich dass takionen existieren das Universum verbietet den Bruch der Kausalität grundlegend da gibt es kein wenn und aber doch das Problem ist nicht das einzige andere Probleme weitaus größere Probleme die tatsächlich tiefer in der Quantenfeldtheorie verwurzelt sind widerlegen die Existenz von tionen aber das große ABER bis ftler haben jetzt endlich die Lösung dafür und die gibt es in der zweiten Doku über die tion ob die Lösung natürlich funktioniert das wissen wir noch gar nicht wir bleiben gespannt auf die zweite Folge schaut sie euch an sonst sende ich tationionen zu euch oder so ähnlich ne