Seibersdorf: Erzeugung eines Gravitationsfelds möglich

5. Mai 2006, 17:43
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Experiment mit rotierender, supraleitender Scheibe erzeugte gravitomagnetische Kraft, die viel größer ist als laut Relativitätstheorie möglich

Wien - Sucht man im Internet nach dem Begriff "Gravitation erzeugen", landet man auf Homepages wie "startrek-forum", "paranormal.de" oder "scifi-forum". Kein Wunder: Bisher galt es als völlig unmöglich, Gravitationsfelder ohne Einsatz riesiger Massen künstlich zu erzeugen - denn Masse ist sowohl im newtonschen Gravitationsgesetz als auch in der Allgemeinen Relativitätstheorie die ausschlaggebende Größe. Nun haben Wissenschafter des Forschungszentrums Seibersdorf aber erste Hinweise in einem speziellen Experiment gefunden, wie man vielleicht doch Gravitationsfelder von messbarer Größe in einem Labor erzeugen könnte.

Die im Experiment gemessenen Gravitationsfelder machen zwar nur 0,01 Prozent der Erdgravitation aus. Sie liegen damit aber dennoch um 25 bis 30 Größenordnungen über dem, was laut Relativitätstheorie möglich sein sollte, so der Physiker Martin Tajmar.

Kein Gedanke an Laborexperimente

Die österreichischen Physiker Hans Thirring und Joseph Lense haben in den 1920er-Jahren vorhergesagt, dass ein rotierender Körper durch seine Masse auch den Raum um sich verdreht - ein Phänomen, das erst 2004 durch die exakte Vermessung von Satellitenbahnen bestätigt wurde. Physiker haben diesen Thirring-Lense-Effekt auch als eine Art Magnetfeld der Gravitation erklärt - ähnlich wie ein Magnetfeld, das um einen stromdurchflossenen Leiter entsteht. Doch dieser gravito-magnetische Effekt ist so gering, dass es selbst bei einer Masse wie jener der Erde präzisester Satelliten-Vermessungstechnik bedurfte, um ihn nachzuweisen - an Laborexperimente war nicht zu denken.

Experiment mit rotierenden Scheiben

Bis sich der Physiker Martin Tajmar, der in den Austrian Research Centers (ARC) das Geschäftsfeld für Weltraum-Antriebe leitet, und sich seit seinem Studium mit dem Phänomen Gravitation beschäftigt, an ein Experiment mit rotierenden Scheiben aus supraleitenden Materialien erinnerte, die bei rascher Umdrehung ein Magnetfeld erzeugen. Eine solche rotierende Scheibe müsste - als bewegte Masse - auch eine gravitomagnetische Kraft erzeugen, doch diese wäre laut Relativitätstheorie unmessbar klein.

Doch frühere Messungen mit solchen rotierenden, supraleitenden Scheiben brachten überraschende, und bisher unerklärbare Messergebnisse: Die Masse der so genannten Cooper-Paare, Elektronenpaare, die für die Supraleitung verantwortlich sind, war den Experimenten zufolge viel höher als sie nach Berechnungen der Quantentheorie sein sollte.

6.500 Umdrehungen pro Minute

Tajmar glaubte darin einen Hinweis auf Gravitationsfelder entdeckt zu haben und fand mit der Forschungsabteilung der US Air Force und der Europäischen Weltraumorganisation ESA Geldgeber für ein von ihm entwickeltes Experiment. Eine supraleitende Scheibe mit einem Durchmesser von 15 Zentimetern wird dabei auf 6.500 Umdrehungen pro Minute beschleunigt. Rund um diese Scheibe messen zahlreiche Sensoren Beschleunigungskräfte, sie sollten also beim Auftreten eines gravitomagnetischen Feldes und einer Beschleunigung des Rings ansprechen.

Gravitationsfeld registriert

Seit drei Jahren experimentiert der Physiker mittlerweile, doch die ersten Ergebnisse waren entmutigend. Er verwendete dafür eine Scheibe aus einem Hochtemperatur-Supraleiter, der bereits bei minus 180 Grad Celsius supraleitend wird. "Wir haben überhaupt nichts gemessen", erinnert sich Martin Tajmar an diese Zeit.

Doch die Physiker gaben nicht auf, erhöhten die Anzahl der Sensoren, verbesserten das Experiment und wechselten zu einem Supraleiter aus dem Metall Niob, das auf minus 264 Grad Celsius abgekühlt werden muss, um Strom widerstandslos zu leiten. Gleich die erste Messung mit diesem neuen Material im Sommer vergangenen Jahres brachte die erwarteten Ergebnisse, die Sensoren registrierten ein Gravitationsfeld.

Warten auf Bestätigung durch andere Wissenschafter

"Wir konnten es zuerst gar nicht glauben, und wiederholten das Experiment immer wieder", so Tajmar. Mittlerweile wurden 250 Messungen durchgeführt und wiederholt geprüft, ob andere Einflüsse oder Fehler die Resultate verfälscht haben könnten. Mittlerweile ist sich der Physiker aber seiner Sache ziemlich sicher, hat seine Arbeit bereits bei einer Tagung der ESA präsentiert und bei zwei Physik-Journalen eingereicht.

Dennoch bleibt er sehr vorsichtig: "Bei dieser geringen Signalgröße ist ein Apparatur-Effekt noch nicht hundertprozentig auszuschließen. Wir warten nun auf die Bestätigung durch andere Wissenschafter und werden unsere Apparatur weiter verbessern um die Signalstärke zu verstärken. Natürlich sind wir uns bewusst, dass ein Effekt der 30 Größenordnungen über der Vorhersage von Einsteins Relativitätstheorie sehr genau vermessen werden muss, um ihn schlussendlich zu bestätigen."

Schwerelosigkeits-Raum als Zukunftsvision

Eine solche Bestätigung könnte den Weg zu einer völlig neuen Technologie ebnen. Das derzeit erzeugte Gravitationsfeld ist zwar äußerst gering, seine Größe hängt aber nur von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe ab. Theoretisch sollte es möglich sein, denkt Tajmar in die Zukunft, eine Anlage zu bauen, die ein Gravitationsfeld mit einer Beschleunigung von einem g (der Erdbeschleunigung) erzeugt. Richtet man diese Kraft so aus, dass sie der Erdanziehung entgegenwirkt, hätte man einen Raum mit Schwerelosigkeit. "Das wäre dann aber nicht mehr ein Experiment in einem Zimmer, wie derzeit, sondern eine riesige Forschungsanlage", sagte Tajmar. (APA)

  • Bild nicht mehr verfügbar

    Gravitationsfeld gemessen: Die Forscher rund um Martin Tajmar vom ARC, Bereich Weltraum-Antriebe, bleiben dennoch vorsichtig und warten auf Bestätigung durch andere Wissenschafter.

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