Die Feld-Interpretation hat den Vorteil, dass Gravitonen jetzt nicht mehr etwas deutlich anderes zu sein scheinen als zum Beispiel Photonen – Photonen sind die Teilchen des em-Feldes, Gravitonen die des Schwerefeldes. Gedanken darüber, wie die Raumzeitkrümmung aus “Teilchen” bestehen kann, braucht man sich in diesem Bild nicht zu machen.
Aber wie gesagt, die Feld-Interpretation ist nur eine andere Interpretation der Gleichungen der ART – alles, was man sich in dieser Interpretation überlegen kann, gilt auch, wenn man beim Bild der Raumzeitkrümmung bleibt. Und ich habe oben ja versucht, einigermaßen plausibel zu machen, in welchem Sinne man sich vorstellen kann, dass die “Raumzeitkrümmung” aus Teilchen bestehen kann.
Nachweis von Gravitonen
Zum Abschluss stellt sich natürlich noch die Frage, wie man Gravitonen denn nachweisen soll, wenn es sie denn – laut Quantenmechanik – geben muss. Das ist leider extrem schwierig. Der Grund dafür ist, dass die Energie, die in Gravitationswellen steckt, sehr gering ist. Laut Wikipedia erzeugt zum Beispiel der Umlauf der Erde um die Sonne Gravitationswellen mit einer Energie von 300 Watt – die gesamte Energie der von Erde und Sonne abgestrahlten Gravitationswellen reicht also gerade mal, um ne Mikrowelle im Auftau-Modus zu betreiben. Selbst der Nachweis von Gravitationswellen ist also schon schwierig.
Noch viel schwieriger ist es, Gravitonen nachzuweisen. Das liegt daran, dass die Energie eines Gravitons – genau wie die eines Photones – von der Frequenz der Welle abhängt. Und weil sich zur Erzeugung von messbaren Gravitationswellen große Massen bewegen müssen, liegen die Frequenzen, um die es hier geht, im Bereich von Sekunden (wenn zum Beispiel zwei Neutronensterne sich umkreisen) oder Jahren (wie bei Erde und Sonne). Die Energie, die ein Graviton enthält, das von der Bewegung der Erde um die Sonne abgesandt wird, sollte demnach etwa 20 Trilliarden (eine 2 mit 22 Nullen) mal kleiner sein als die eines Photons des sichtbaren Lichts, wenn ich mich nicht verrechnet habe. (Und selbst bei zwei Neutronensternen, die sich in einer hundertstel Sekunde umkreisen, ist der Faktor noch eine Billion.) Ein Detektor, der solche winzigen Energiemengen aufnehmen soll, müsste also unglaublich empfindlich sein. (Deswegen waren die Physikerinnen ja so begeistert, als es letztes Jahr schien, dass man in der kosmischen Hintergrundstrahlung Spuren von Gravitonen entdeckt hätte – leider hat sich das aber ja als Irrtum herausgestellt.)
Fazit
Die Raumzeitkrümmung kann Energie und Impuls tragen – nach den Regeln der Quantenmechanik sind diese Größen aber quantisiert und können zum Beispiel aus einer Gravitationswelle nur in Paketen bestimmter Größe entnommen werden. Diese “Pakete” verhalten sichdeshalb so, wie es auch andere Teilchen (zum Beispiel Photonen) in der Quantenmechanik tun. Deswegen kann es sinnvoll sein, von “Gravitonen” zu sprechen, den “Teilchen der Raumzeitkrümmung”.
Wie die Quantengravitation der Gravitonen funktioniert (oder eben nicht) und wo die Schwierigkeiten dabei stecken, das verschiebe ich auf ein anderes Mal.
Anmerkung: Wie so oft in letzter Zeit stehen die Dinge, die ich hier erklärt habe, so in keinem Buch (warum, weiß ich nicht). Ich denke, ich habe mir alles richtig zusammengereimt, übernehme aber keine Garantie, falls ihr euch in eurer Physikprüfung auf meinen Blog beruft.Ach ja, ebenfalls wie so oft in letzter Zeit verwende ich im Text ein generisches Femininum – klickt hier, wenn ihr wissen wollt, warum (und falls ihr etwas zum diesem Thema sagen wollt, hinterlasst den Kommentar bitte auch dort, nicht hier.)
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