Harald Lesch, der Urknall und TWITCH ! LIVE ! Terra X Lesch & Co

Physikalische Revolution: Harald Lesch lädt zur Live-Diskussion über Urknall und Kosmos

Transkription

Mit über 2000 Teilnehmenden hat sich dieses Format als Wissensplattform etabliert. Lesch und Steuer beleuchten Grundfragen der Kosmologie: Wie entstand der Urknall? Welche Rolle spielen Quantenfluktuationen für die Strukturbildung? Ein Streifzug durch die Entwicklung von Einsteins Relativitätstheorie bis zu modernen Untergrundlabors in Italien.

Special Events
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Live-Premiere und Vorstellung des Streaums

00:14:44

00:14:44 Das ist ja nicht zu fassen. Ja, das ist toll. Ah, Wahnsinn. Ah, Wahnsinn hier.

00:14:47 Hallo und herzlich willkommen! Ihr seid live auf dem ZDF Twitch Kanal bei einer Weltpremiere. Harald Lesch ist auf Twitch. Ich bin... ich weiß gar nicht was ich sagen soll. Unglaublich oder? Ich gucke die ganze Zeit schon auf diesen... Schon auf dem Chat? ... dass schon über 2000 Leute dabei sind und alle sich irgendwie freuen. Ja, ich freue mich auch und ich bin mal sehr gespannt. Das ist ja... Oh, guck wie sie alle Hallo sagen! Anarcho! Ja! Hallo, grüß euch!

00:15:15 Schön, dass ihr da seid. Hallo, ihr habt auch so einen tollen Namen. Ich kann gar nicht... Druckverlust, Strollhain, Texturchip, Babyisch, Steff1979, Bänder. Wahnsinn. Also wir können heute endlich mal über alles reden. Ja, wir haben alle Zeit der Welt. Wir lassen uns alle Zeit. Wenn ihr euch jetzt gerade fragt, Harald Lesch, den kenne ich ja. Der ist ja oft im Fernsehen. Der hat mir schon alles erklärt. Wer ist eigentlich die fremde Frau, die hier sitzt? Sie ist Jana.

00:15:40 Da muss ich hinkucken. Das ist Jana. Jana Steuer ist Astrophysikerin, meine Kollegin und sorgt seit etlicher Zeit mit dafür, dass die YouTubes richtig, richtig gut werden. Und wir haben uns gedacht, also wenn wir Twitch machen, dann... Dann zusammen, oder? Ich saß ursprünglich Astrophysikerin genau und ich, ein Teil meiner Ausbildung zumindest, das habe ich auch bei dir im Hörsaal damals verbracht.

00:16:06 Und lass lang her. Ja und du bist mir in der Tat, du weißt ja noch, das erste Gespräch, was wir jemals miteinander hatten, war gleich, wir haben uns ein Streitgespräch. Und das fand ich gut. Ich weiß gar nicht, um was es genau ging. Ich hatte irgendein Seminar damals bei dir. Das ist auch mal so die Frage, die die Leute stellen, ist der Harry Lesch, ist der im...

00:16:26 in der Vorlesung und hinter der Kamera ist der so wie vor der Kamera. Und ich finde, du hältst deine Seminare so wie du deine Videos auf YouTube machst. Ja, genau. Ich kann ja auch nichts. Was soll ich denn da groß machen? Was mich immer interessiert, ob es nun vor der Kamera ist oder auch eben an der Uni ist, Leute zu motivieren. Also irgendwie neugierig zu halten und Spaß zu haben dabei. Das ist auch das Ding, du hast an der Uni viele Menschen, glaube ich, die, also Physikprofessoren, das ist ja immer so.

00:16:54 große Eminenzen erbraut. Ich weiß, dass wir an der Uni damals, es gab zwei Menschen, die als so der Studentenfreund galten. Das war einmal der Herr Emmer, wenn du dich an den erinnerst. Und natürlich, dich kannte man so natürlich auch.

00:17:10 Nein, es war herrlich. Wir haben uns da in Seminaren und Vorlesungen kennengelernt und jetzt bin ich hauptsächlich als Redakteurin und Autorin für die Skripte zuständig. Obwohl man sagen muss, hast du im letzten Jahr sogar schon deine eigene Sendung gemacht? Ja, stimmt. Ich habe eine lineare Sendung mitgeholfen. Und man muss aber auch immer dazu sagen, Skripte bei dir ist jetzt nicht so, dass du irgendwie...

00:17:34 das Skript auf dem Teleprompter hast und dann abliest. Hast du dich für heute jetzt vorbereitet? Ich weiß ja, dass du da bist, insofern ist ja ein Backup immer da und vor allen Dingen, wir unterhalten uns über ein Thema, was uns beide natürlich wahnsinnig interessiert, was ja, also ich würde sagen...

00:17:49 So viel Astronomie, wie wir beide gemacht haben, ist es schon fast in unseren Genen drin. Also uns kann man doch wecken nachts. Urknall. Kannst du uns mal kurz erklären, wie das ist? Das ist ja ein Thema, was viele, viele Leute interessiert. Wenn jemand beginnt zu sagen, das Universum hätte einen Anfang gehabt, kommt doch der klassische Fall. Was war davor? Was antwortest du darauf?

00:18:09 Ja, also die ehrliche Antwort wäre, wir haben keine Ahnung, weil es auch gar keinen davor gab. Die witzige Antwort ist oft, davor hat Gott die Hölle geschaffen für Leute, die solche Fragen stellen. Also, dass man das eben weiß, dass es einen Anfang gegeben hat und dass das aber dann so irre ist, so ein Tag ohne gestern. Was soll das für ein Tag gewesen sein? Also wie soll das gewesen sein? Ich kann das auch so gut verstehen, weil wir kommen nachher sicher auch nochmal drauf, dass...

00:18:36 Die Idee davon, dass das Universum nicht ewig ist, ist jetzt nicht uralt. Und Einstein und Konsorten waren damals der Meinung, natürlich ist das Universum ewig. Was ist das für eine absurde Vorstellung, dass das All, das Alles, einen Anfang hatte. Ich glaube, sich an diesen Gedanken zu gewöhnen, ist ganz schwierig. Und deswegen gibt es auch so viele komische Fragen, die schwierig zu beantworten sind. Was war vor dem Urknall, was ist außerhalb des Universums? Aber was ich wirklich...

00:19:01 immer wieder unglaublich finde und wo ich mich immer wundere, dass sich niemand außer mir drüber wundert ist, dass wir überhaupt was sinnvollerweise über das Universum sagen können. Ich meine, das ist das Größte, allergrößte, über das hinaus nichts mehr gedacht werden kann. Das Universum ist alles, alle Sterne, alle Moleküle, alle Atome, alle Elementaratechnen, alles und wir mit unserem anderthalb Kilogramm Gehirn da oben

00:19:24 Wir können Aussagen darüber machen oder wollen Aussagen darüber machen, wie alles funktioniert. Ich meine, weißt du, dass du so etwas Kleines hast, irgendwie hier direkt vor dir und so weiter, dass man das versteht, man macht ein Laborexperiment, wunderbar. Aber alles, hey, der Kant hat damals geschrieben, der gestirnte Himmel über ihm, der würde eben sein Gemüt auch wirklich bewegen, nicht nur das moralische Gesetz. Und ich kann mir überhaupt keinen Menschen vorstellen, nicht da oben hin und denken, boah, was ist denn das?

00:19:52 Das glaube ich auch. Das haben Menschen auch schon immer gemacht. Also dieses, das machen wir seit tausenden Jahren. Vielleicht müssen wir einmal kurz erklären, was wir heute eigentlich hier machen. Also wir unterhalten uns natürlich und haben auch einfach eine gute Zeit mit euch. Hier fragt zum Beispiel schon jemand, Harald, hast du eigentlich auch ein Tattoo? Nein.

00:20:10 Die hast alle du. Ich bin kalturfrei. Wir stechen euch heute auch kein neues. Das wäre natürlich, vielleicht beim nächsten Mal. Nein, wir machen heute ein bisschen Hörsaal. Harald hält eine schöne Vorlesung. Ich kann es vielleicht auch schon mal verraten, vielleicht habt ihr es auch schon im Hintergrund gesehen. Es gibt ja ganz viele Leute, die sagen, die alten Altersentauri-Zeit. Warum nicht mehr Harald vor der Tafel? Heute gibt es das. Harald wieder vor der Tafel.

Einführung in die Themen des Abends: Urknall und Kosmologie

00:20:37

00:20:37 Wir werden die neueste Doku gucken von Terra Exeret Lesch, deine Doku zum Big Bang, da warst du in Italien. Im Gran Sasso und im Vatikan. Auf jede Menge war es los und am Schluss haben wir natürlich, und zwischendrin natürlich auch, jede Menge Zeit für eure Fragen. Ihr könnt den Stream auch auf YouTube gucken, der läuft da auch.

00:20:55 Fragen stellen am besten über Twitch. Also wenn jetzt was ganz tolles über YouTube kommt oder so, dann krieg ich das hier auch durchgeschliffen. Ich hab hier ganz viele Monitore vor mir, wo ich das alles sehen kann. Gibt mir echt gut. Ja, so richtig wie Enterprise. Kommandodeck.

00:21:08 Aber wenn ihr natürlich direkt mit uns reden wollt, ich versuche hier den Chat möglichst gut zu verfolgen. Seht's mir nach, wenn ich nicht alles genau lesen kann, weil ihr seid echt viele. Habt mir jetzt gar nicht gedacht. Geht richtig ab. Fragen jederzeit zum Urknall, aber auch alles, was dazwischen liegt. Ist ja alles im Prinzip. Ja, ja, wir nehmen alles. Wir nehmen alles mal auf. Mal gucken, was uns einfällt dazu. Ich wollte ja eigentlich, also ich hab mich ja, nachdem ich mein Grundstudium fertig hatte, hab ich ja Spezialisierung gemacht, wie jeder.

00:21:36 das irgendwann machen muss und dann habe ich mich für Exoplaneten entschieden. Aber zweite Wahl wäre Kosmologie gewesen. Ich muss echt zugeben, das war mir ein bisschen zu tough. Das ist heftig. Aber ich meine, du weißt ja, man kann ja viele Dinge so runterkochen. Also die ersten, die sich mit der Frage beschäftigt haben, wie das Universum...

00:21:57 als Ganzes so aussieht, das waren natürlich Leute, die sich gleich mit dem Himmel beschäftigt haben, geologisch. Und da war das ja auch so, das war halt schon entweder schon immer da oder von Gott geschaffen, es werde Licht und so weiter. Das können wir heute Abend sogar noch, werden wir das ja noch besprechen, wenn wir im Vatikan sind, dass es ja wirklich auch so eine ganz religiöse Vorstellung davon gegeben hat. Aber das, was wir in der Physik natürlich machen,

00:22:23 Das weißt du genauso wie ich es. Wir rechnen und wir messen. Und in der Kosmologie gab es lustigerweise erst jemanden mit Einstein, der gerechnet hat, wie sich denn so ein ganzes Universum verhalten könnte. Als ganzes sozusagen. Als ganzes, wirklich als ganzes. Nicht irgendwelche lokalen, kleinen Teile. Also Albert hat immer alles gemacht. Albert hat nicht lange rumgemacht, sondern gleich alles gemacht. Aber...

00:22:48 Und dann hat jemand gemessen, was der Hubble, ich meine, wenn du dir vorstellst, 1915 kommt die allgemeine Relativitätstheorie auf den Markt. Ein paar Jahre später hat der Eddington gemessen, bei einer Sonnenfinsternis, dass tatsächlich die Lichtwege gegrümmt sind, das, was die allgemeine Relativitätstheorie, und während dieser Zeit hat Einstein schon mal so ausgerechnet, was für Möglichkeiten gäbe es denn. Also auf den ersten Blick ist Kosmologie ja ganz einfach. Dann geht es so, du möchtest eine Kugel von der Erde loswerfen.

00:23:17 Und wenn sie nicht schnell genug ist, dann fällt sie wieder runter. Und genau so eine Lösung gibt es auch für den ganzen Kosmos. Wenn es zu schwer ist, dann wird es ein bisschen expandieren und dann wird die eigene Schwerkraft es wieder zusammenziehen. Dann gibt es die andere Variante, du wirfst irgendwas mit so hoher Geschwindigkeit weg, dass es sogar die Erde verlässt. So wie jetzt Atem ist, einmal da rum. Und dann wird das Universum auseinanderfliegen. Und dann gibt es genau eine.

00:23:38 Eine einzige Lösung in diesem ganzen Irrsinn von mathematischen Möglichkeiten, ein Universum, was genau sozusagen auf der richtigen Rasierklinge entlang reitet und für immer irgendwie expandiert und als wird alle. Das sind wir. Und da wird es dramatisch. Und das konnte sich Einstein einfach auch nicht vorstellen. Er war nicht der große Fan davon, dass das die Realität sein soll. Ein ewiges Universum.

00:24:07 Und dann hat eben dieser Hubble 1909, also 1915, ich glaube 1919 hat Eddington dann diese Krümmung des Raumes nachgewiesen und damit die Doppelbilder oder die Verschiebung von Sternen am Himmel, die scheinbare Positionsverschiebung nachgewiesen. 1923 haben wir erst geklärt, dass die Milchstraße nicht die einzige Galaxis ist. Das haut mich immer wieder um, dass das alles nicht so lange her ist. Wir haben bis vor 100 Jahren in einem Universum gelebt, wo es nur uns gab.

00:24:36 Genau. Als Galaxie. Ein sehr ewiger Kosmos. Und das ist, also genau, deswegen hat mich die Kosmologie damals so fasziniert. Ich habe da Vorlesungen genommen, fand das ganz toll. Es ist aber auch, es ist harter Stoff, weil es so viel Theorie, also weil du so viel Mathematik dahinter hast. Bevor wir in die ganz tiefen Geschichten einsteigen, wir haben ja auch ein paar gute Fragen.

00:24:56 Harald, wie hast du eigentlich bei Alpha Centauri angefangen? Wenn wir hier schon anfangen. Jetzt geht es aber los hier. Also es gab eines Tages einen Anruf vom Bayerischen Rundfunk. Sie wollten jemanden haben, der was erzählt über die Plaketten auf den Pioneer-Songen.

00:25:13 Und das war 1998 und sie kam auf mich, weil ein Kollege, Gerhard Herentl, gesagt hat, er wollte sich vor der Kamera nicht blamieren. Sie soll mich mal fragen, ich hätte mich doch in Bonn zu dem Thema, sind wir alleine im Universum, hätte ich mich doch habilitiert. Also die Venia Legendi, die Erlaubnis zum Vorlesen bekommen sozusagen. Und dann habe ich mich halt dahingestellt mit so einer Postkarte und dann habe ich halt erzählt. Und ich habe immer gedacht, ich muss noch mal Fragen stellen, haben sie aber nicht gemacht. Sie haben mich halt vor der Kamera erzählen lassen, fanden das ganz wunderbar.

00:25:39 Und da war ich am Deutschen Museum, glaube ich. Und dann haben sie mir hinterher gesagt, ob ich Interesse hätte, für Bayern Alpha eine Sendung zu machen. Ich kann aber nichts anderes machen, als zu erzählen. Ja, ja, ja, genau. War das so, dass du Alpha Centauri, die haben dir da die Tafel hingestellt? Ja.

00:25:58 Und du wusstest vorher, um was es gehen soll? Oder hast du dir da vorher gedacht? Also ich meine, die erste Sendung... Habt ihr einen Regisseur, der sich da irgendwie entdeckt hat? Nein, nein, es gab einen wunderbaren Redakteur beim Bayerischen Rundfunk und Georg hat vor allen Dingen die Themen aufgeschrieben, die ich vorgeschlagen habe. Da wurde gar nicht viel rumgemacht. Und das erste Thema war gleich völlig absurd, warum wir Astronomie betreiben. Warum? Ach Gott, also ein abstrakteres Thema. Hätte ich irgendwie gesagt, wie funktioniert die Sonne oder wie gehen die Gezeiten? Aber nein, ich habe mir ein abstraktes Thema, weil ich irgendwie dachte... Ich bin philosophisch, ne?

00:26:28 Ach Gott, der erste Montag werde ich nie vergessen, als wir Alpha Centauri das erste Mal gedreht haben, der Montag, der Morgen. Also wir kamen da hin, ich hatte das ja noch nie gemacht und es lief überhaupt nicht. Ich wusste nicht, was ich machen sollte.

00:26:44 Dann haben mich die, also morgens haben mich die ganzen Leute noch gesiezt. Und dann so, Harry, jetzt pass mal auf. Und nach dem Mittag, da haben wir dann losgelegt, Harry, hau einfach mal einen raus, wir gucken da nicht. Und dann gab es halt diese wunderbare Geschichte, es gab einen Aufnahmeleiter, der stand immer in der Mitte des Studios. Und der machte dann so Zeichen wie, jetzt guck mal in die Kamera, laber, laber, laber. Und dann macht der so ein Zeichen und dann guck mal in die Kamera. Aber das hast du gemeistert. Das ist mir aufgefallen, wenn du mit dem Harald drehst, so dieser...

00:27:10 Das Kameraturn, der muss schon gekonnt sein. Der muss schon gelingt haben. Ja, ja. Und das war natürlich irre. Ich meine, die Kollegen im Studio Franken in Nürnberg, die haben sich unglaubliche Arbeit gemacht damit. Die hatten so eine unglaublich tolle Anlage aus CDs, die miteinander verhakt waren. Und von unten hatten die so ein paar Scheinwerfer. Und dann drehte sich das Ganze auf dem Plattenspieler. Und deswegen hatten wir da hinten so eine Lichtshow.

00:27:35 Aber das war natürlich total primitiv. Und das war... Das ist wie diese... Das ist wie Practical Effects damals, in den allerersten Star Wars Filmen. Die finden alle geil. Alles, was danach mit CGI gemacht wurde, großer Aufwand, natürlich... So war das da auch. Also so bin ich da hingekommen. Und dann... Und was man einfach sagen muss, die Leute von Bayern Alpha, die waren so schlau und haben alles ins Netz gestellt sofort. Da gab es noch keinen YouTube und gar nichts. Aber es war alles in 98.

00:27:58 Da haben die Sachen ins Netz gestellt. Sofort, ja. Alles da, war alles sofort da. Und das hat natürlich dazu geführt, dass eben dieser Sender, der ja...

00:28:06 ziemlich klar also diese relativ kleine verbreitung hatte auf einmal vor allen dingen nachts das ist das so liebte die leute die nicht schlafen konnten haben sich dann über das universum informiert taxifahrer leute die in werbeagenturen nachts irgendwie gehockt haben dann unglaublich viele die in krankenhäuser nachtdienst geschoben haben oder so ich habe in heidelberg einen vortrag kamen werde ich nie vergessen geht die tür auf kommt jemand im operationskittel noch so wo ist er wo ist er und ich habe schon gedacht gott will dann kniet er vor mir nieder und ohne sie

Historische Entwicklung der Kosmologie und Rolle von Alpha Centauri

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00:28:35 hätte ich mein studium lieben und dann dreht er sich wieder um hätte die hände und dem patienten jetzt gut keine angst und verschwindet wieder das ist eine sehr schöne sache gewesen und hat ja auch viele viele kolleginnen und kollegen aus der anderen branchen ein bisschen dazu auch mal angestoßen wenn man so eine viertelstunde frei reden das können wir da die frage man gleich im nachgang sozusagen wie kam es damals zum konzept von der schon co also bei youtube

00:29:05 Das wolltest du nicht machen also ich war damals noch nicht da muss ich sagen ich bin erst ein paar jahren naja wie das so ist also der der sender hat sich natürlich überlegt sich ja schon länger eben und immer wieder aufs neue mit ganz neuen projekten wie kommen wir in dieser neuen situation der vielen digitalen wettbewerber auch als zdf dann davor und dann haben sie halt gedacht damals

00:29:27 Ich könnte da die richtige, ich habe es mir ehrlich gesagt nicht vorstellen können. Dabei ist das, was Alpha Centauri dargestellt hat und auch die anderen Sendungen, im Grunde genommen ja nichts anderes gewesen. Nur viel, wie soll ich sagen, in Anführungszeichen unprofessioneller. Ich wollte gerade sagen, ich habe das Gefühl, das YouTubigste, was du da vorher gemacht hast, war Alpha Centauri. Das läuft nicht anders. Also so ein YouTube-Dreh bei uns, das müsst ihr euch vorstellen. Ich rufe den Harald ein paar Tage vorher an, sage, das wären die Themen. Oder der Harald ruft mich an und sagt...

00:29:53 Dieses oder jenes. Ich gebe dir ein Thema durch. Und dann schreibe ich da so ein bisschen so ein Skript, aber das ist auch mehr so eine Anhaltspunkt-Geschichte. Und dann kommen wir hier in diese heiligen Hallen hinein, setzen uns hin und dann eben, wie du meintest, wahrscheinlich kommt es da hin. Dieses Harald, jetzt hau doch mal einfach einen raus.

00:30:12 So läuft das meistens. Und dann muss man nur gucken, dass du nicht abbiegst. Genau. Jana sorgt immer dafür, dass es immer schön, sie weiß, wo wir hinwollen. Worüber reden wir eigentlich nochmal? Ich habe echt so eine Assoziationswut. Ja, aber das ist teilweise ja das Geniale. Eigentlich würde das ewig weitergehen. Man muss es irgendwo stoppen, aber dann hast du immer noch was fürs nächste Mal. Apropos wissen, wo wir bleiben. Das ist ein guter Punkt.

00:30:40 Rolle mal hier was ins Bild hinein. Wir haben nämlich ein bisschen eine Orientierungshilfe für heute. Wir haben tatsächlich was vorbereitet. Ich habe doch mal was vorbereitet. Ich komme nicht hier einfach rein, ohne was Gebrauchssagen. Nein, nein. Also, wir haben hier diesen typischen, jetzt muss ich erstmal so reden, dass man das sehen kann. Kann man das so sehen? Kann man alles sehen? Ich hoffe, ihr könnt das so sehen. Vor allen Dingen die unterste Temperatur, diese 10,32 Kelvin. Genau. Das ist wichtig. Wir orientieren uns heute. Ich kann jederzeit, wenn du weitererzählst, gehe ich hier weiter. Wir wissen, wo wir anfangen.

00:31:08 Bei fast null? Eben bei fast null, nicht bei ganz null. Nicht ganz null, da kommen wir auch noch gleich dazu. Das werde ich nachher noch ein bisschen erzählen, wie der wirkliche Anfang des Universums so ist. Aber wir werden uns durch diese Temperaturen durcharbeiten. Also Jana und ich haben uns so überlegt, dass wir nicht die ganze Karte abarbeiten wollen für den Fall der Fälle, dass das heute doch nicht schief geht. Würden wir vielleicht nochmal anbieten, möglicherweise eine weitere Phase im Universum, um uns ein bisschen vorzunehmen. Wie habt ihr es zuerst gehört?

00:31:37 Zweiter Stream, ne? Ich sag ja nur für den Fall. Nur für den Fall. Da haben wir das schon mal abgearbeitet. Aber die Situation, wenn wir bitte auf den Urknall zurückkommen wollen, nicht nur auf den Urknall von Alpha Centauri, sondern auch von YouTube, ist natürlich immer so, ich kann mir nicht immer oder konnte mir das lange Zeit nicht so richtig vorstellen, dass es viele Leute gibt, die sich für diese Themen interessieren.

00:32:05 Ich habe echt keine Ahnung davon. Dass es so Menschen gibt, die das zu tun. Ja, dass es so viele gibt. Aber das, das hatte ich mir heute vorgenommen und jetzt haben wir gleich abgehakt. Und das muss ich direkt, das sage ich direkt in diese Kamera hinein. Du weißt gleich, von was ich rede. Ihr, die diese YouTube-Videos immer gucken, ihr seid die beste Community der Welt. Weil, ich weiß, das sagen alle Leute, die irgendwas machen, aber...

00:32:27 Genau wie du sagst, das interessiert doch keinen, guckt doch keiner. Ich werde dir diese Geschichte jetzt hier nochmal erzählen, die Regie, der klingelt gleich die Ohren, weil ich das dauernd erzähle. Wir haben dieses Video gemacht über Singularitäten. Ich wusste. Weißt du das noch? Ja klar. So, wir haben ein Video gemacht über Singularitäten. Ich habe damals das Skript geschrieben und dann hieß es so, Jana, bitte. Also wirklich. Und dann habe ich auch währenddessen gemerkt, ich habe dieses Paper gelesen, da ist beinahe der Kopf explodiert.

00:32:54 Und dann, ja, oh Gott, ja, okay, das ist auch noch so ein Brett geworden, über 20 Minuten lang, wir haben da schon rumgeschnitten ohne Ende. Das war nicht einfach. Über eine Million Clips. Ihr habt es so gefeiert und das hat mich, und das finde ich so genial daran, weil es geht gar nicht darum, dass man immer sagt, das muss jetzt jeder alles verstehen, das ist auch immer mein Lieblingskommentar, was unter den Videos steht. Ich habe jetzt nicht alles verstanden, aber fand es trotzdem gut. Dass euch sowas interessiert und dass es immer wieder die Motivation gibt, auch solche Themen nicht immer wieder die alten Kamellen auszupacken, sondern auch so ein bisschen die härteren Sachen anzugehen.

00:33:23 Und genau, also große Liebe dafür, weil das ist so cool, dass ihr das mitgeht, dass euch sowas interessiert, dass man mit euch über Ringsingularitäten sprechen kann. Und ich meine, das ist eher ein Randthema. Ich würde auch sagen, das ist im wahrsten Sinne des Wortes eher ein Randthema, spricht aber auch dafür, dass es eben eine ganze Menge Leute gibt, die auch...

00:33:45 die auch ins Hochgebirge vom Denken kommen. Damit meine ich jetzt gar nicht bewerten, aber dass man sich mal so konzentriert und einer Sache hinterhergeht, die wirklich überhaupt nicht relevant für unsere Gegenwart ist. Es ist scheißegal, aber wir wollen das jetzt wissen, wie das gewesen ist. Das wollen wir wissen.

00:34:02 Und das ist das Moment, das ist warum Menschen angefangen haben Astronomie zu betreiben. So viel hat das ja erstmal nicht mit dir zu tun, was da oben passiert. Warum um alles in der Welt soll man sich mit dem Beginn des Kosmos, der Kosmos ist sowieso riesengroß, wie solich, und dass es dann Leute gibt, die dem wirklich hinterhergehen, die bauen sich Teleskope dafür, die machen auch heute, das werden wir ja nachher auch sehen, was wir für einen Aufwand betreiben. Was wir für einen Aufwand betreiben, um die grundlegendsten Grundlagen der Naturgesetze.

00:34:30 immer wieder aufs Neue zu überprüfen. Und das wird nachher am Anfang im Universum, wenn wir das mal ein bisschen genauer machen, wird das eine Riesenrolle spielen, dass wir diese Lichtgeschwindigkeit, dass wir nicht davon abgehen, das ist die maximale Informationstransportgeschwindigkeit.

00:34:43 dann haben wir das Planck'sche Wirkungsquantum. Es gibt keine kleinere Wirkung als dieses Wirkungsquantum. Das ist es dann, das ist die Währung, mit der in diesem Universum bezahlt wird. Und dass man damit anfangen kann, was ist das Kleinste, Allerkleinste, unterhalb dessen ich nichts mehr messen kann. Ich kann es denken, aber ich kann es nicht messen. Aber das ist unser Problem, oder? Dass wir uns ganz viele Sachen denken können und deswegen eben diese Fragen stellen. Was ist denn vor dem Urknall? Und dann sagt die Physik...

00:35:10 Aber das ist ja immer wieder klar, ich kann ja nur in ganz allem Zusammenhang immer wieder sagen, ein gedachtes Wort ist was anderes als ein ausgesprochenes Wort. Also nicht gemeckert sei schon genug gelobt, stimmt eben nicht. Wir haben ja noch eine schöne Frage von dwiltron1. Gibt es noch den Schwarz-Weiß-Fernseher mit Sternanimationen? Mein lieber Freund.

00:35:36 Man blicke nach hinten, nachher sieht man ihn vielleicht noch mal besser. Wir haben extra noch mal rausgekramt. Der ist noch vorhanden. Der Fernseher ist ja fast schon ein Star. Wir sind ja alle Romantiker. Romantiker sind ja Leute, die wissen, dass noch was kommt und dass nicht schon alles vorbei ist. Und deswegen machen wir hier, hier kommt nichts weg. Alles, was irgendwie gut war, bleibt in diesem Studio drin. Manchmal ist es ein bisschen Messi-artig, aber wenn wir dann wieder Ordnung geschafft haben, dann geht es so. Aber wir haben hier so viele Schätze drin. Ich freue mich immer, hier so ein bisschen durchzulaufen und zu gucken, wann immer das nächste Mal.

00:36:06 Ich weiß nicht, ob uns jemand vom ZDF zuguckt, aber das ist eines der schönsten Studios, die ich kenne. Wunderbar. Ich fühle mich hier drin saubohl. Ja, schon angenehm. Also ich meine, es soll ja auch so ein bisschen die Base sein, so dein Zuhause. Wir haben auch die ganzen Bücher und so, das sind keine Attrappen in den Regalen. Nein, das sind richtige Bücher. Also echte Bücher. Richtige, genau, also mit Buchstaben drin. Ich habe hier auch nochmal eine schöne Frage von Akin Ho. Wenn das Universum keine äußere Referenz besitzt, woran lässt sich überhaupt objektiv messen, dass es sich ausdehnt?

00:36:33 Oh, das können wir, das ist eine schöne Frage. Objektive Messung von Ausdehnungen bedeutet, wir schauen uns einfach an, wie Strahlung sich entwickelt. Wenn das Universum sich ausdehnt, wenn also die Raumzeit expandiert, dann muss die Strahlung, die im Universum vorliegt, rot verschoben sein. Und das sehen wir. Genau das. Rotverschiebung? Rotverschiebung heißt also, dass die elektromagnetische Strahlung zu den größeren Wellenlängen hin verschoben wird. Also da, wo es...

00:37:00 röter, infraröter, sogar radiomäßig wird. Und das kennt man so im übertragenen Sinne vom Dopplereffekt, wenn eine Schallquelle sich von uns entfernt, wird der Ton tiefer, die Wellenlänge wird länger, wird größer. Und so ist es mit elektromagnetischen Wellen ganz ähnlich. Wenn die Quellen sich von uns entfernen, dann werden sie röter, also die Wellenlänge werden größer. Kommt was auf uns zu, denkt nur an Andromeda, wenn wir diesen Twitch hier in 5 Milliarden Jahren machen, sieht der immer völlig anders aus.

00:37:26 bisschen traurig drüber, dass wir nicht erleben, wie Andromeda wirklich so groß an unserem Himmel ist. Ja, man kann nicht alles haben, aber vielleicht wird man ja wiedergeboren, das wissen wir ja nicht so genau. Das ist ja heute kein Thema, müssen wir ja nicht weiter erörtern, aber wir haben ja keine Ahnung, was das für ein Wahnsinnsuniversum ist. Aber ich will nur sagen, also über diese Messung kann man eben tatsächlich objektiv, über Licht, über elektromagnetische Strahlung kann man feststellen, ob das Universum sich...

00:37:51 sich ausdehnt. Und das war ja genau die Idee von, eigentlich von Georges Lemaitre, wir werden es gleich sehen in unserem Film. Der war ja der Erste, der richtig so gedacht hat, das Universum hätte in einem Uratom angefangen und dann gäbe es diese Explosion, kann man nicht sagen, sondern dieses Uratom hätte sich ausgebreitet und dann müsste man aber sehen, dass eben Objekte, also vor allen Dingen weit entfernte Objekte, sich von uns schneller entfernen, je weiter sie von uns entfernt sind.

00:38:19 Und dann hatte Hubble das tatsächlich 1929, dann sind wir sechs Jahre, guck mal, 23 entdecken wir, die Milchstraße ist nicht die einzige Galaxie. 1929 entdeckt der Hubble, dass die entfernten Galaxien sich von uns schneller entfernen als die nahen, manche nahe sich sogar auf uns zubewegen. Und da kam ja dann die Idee auf mit dem Ballon.

00:38:39 Wir haben einen Ballon, wir kleben Wattebäuschen auf den Ballon und jetzt blasen wir den auf und dann sehen wir sofort, dass die Wattebäuschen, die am weitesten am Anfang voneinander entfernt sind, sich am schnellsten voneinander entfernen, weil eben die Oberfläche einer Kugel ist mit R², also mit dem Radius zum Quadrat. Und so war ja die Idee. Und das Wahnsinnige ist ja, wenn sich das Universum, wenn das wirklich expandiert, dann war es gestern kleiner.

00:39:04 Und diesen Weg zurückzugehen, das ist natürlich... Geistesleidung. Das ist ja irre. Und ich finde es auch immer, wenn du das erzählst, woher wissen wir, es dehnt sich aus durch das Licht, da muss man auch mal, glaube ich, dazu erwähnen, dass man als Astronom nur allgemein oder fast nur Gravitationswellen und so, aber grundsätzlich kriegen wir unsere Informationen ja nur über Licht. Du kannst ja nirgends wo hingehen mit deinem kleinen Messgerät.

00:39:29 Weil alles zu weit weg. Wir müssen uns komplett auf elektromagnetische Strahlung verlassen. Und so wie die sich verändert, so können wir feststellen, das Universum tut jenes oder dieses oder da sind diese Elemente drin. Denke ich mir auch manchmal, das ist vielleicht eine B***.

00:39:45 Blöde Frage, aber oder keine Frage, aber so eine Feststellung ist, wie viel Glück haben wir jetzt elektromagnetische Strahlung, so viel Information tragen kann. Da könnte ja auch einfach nur durchgehen. Da hätten wir keine Ahnung. Da weißt du gar nichts. Ja, also stell dir vor, unser Sonnensystem wäre in der Molekülwolke drin und es wäre so dicht, dass wir von den anderen Sternen überhaupt nichts sehen würden. Du glaubst, du bist alleine. Na klar. Du bist alleine.

00:40:09 Das heißt, das, was wir in der Astronomie machen, ist eben, wir lesen diese kosmische Zeitung und die besteht nur aus Strahlung. Aber wir müssen eben auch auf der Erde ganz genau wissen, was diese Strahlung uns alles sagen kann. Und dann kommt man in die Geschichte der Physik zurück, 19. Jahrhundert. Fraunhofer, wir beide sind ja an der Universitätsstadt in München gewesen. Wir haben sozusagen die große Fraunhofer-Tradition, eine der besten Optiker aller Zeiten wahrscheinlich.

00:40:34 Und der findet diese Linien im Sonnenspektrum. Dann gibt es diese Entdeckungen von Kirchhoff und Bunsen, wie diese Emissionslinien, Absorptionslinien von den verschiedenen Elementen da auf einmal Informationen darüber geben, wie heiß etwas ist, wie dicht etwas ist.

00:40:49 Und das alles ist nicht erklärt. Im 19. Jahrhundert, die haben die tollsten Beobachtungen gemacht, die natürlich für die Astronomie ja von großer Bedeutung sind. Und die Theorie hat hinterhergehangen. Naja, wir haben keine Ahnung gehabt. Wir wussten ja, Anfang des 19. Jahrhunderts hatten wir keine Ahnung, wie weit die Sterne von uns entfernt sind. Das ist 1838, hat der Bessel zum ersten Mal die Entfernung zum anderen Stern gemessen. Man muss sich das mal vorstellen. Und dass dabei dann klar wurde, die Sterne sind so weit entfernt, dass wir diesen Effekt...

00:41:16 Dass man nämlich hier immer, das kann man ja mit dem eigenen Daumen, kann man das ja so machen, also ein Auge zu und das andere Auge zu, dann springt der Daumen hin und her diesen Parallaxenwinkel.

00:41:26 Da gab es ja echt Leute, die haben gesagt, dieses kopernikanische Weltbild, das kann überhaupt nicht stimmen. Wenn die Erde um die Sonne rumkreist, dann müssten sich die Sternenpositionen eigentlich jedes Jahr verändern, tun sie aber nicht. Niemand hatte auf dem Schirm, dass die so weit wegzunehmen. Mein Gott. Solche Distanzen haben ja auch mit uns Menschen nichts zu tun. Also Licht, ja. Wir hatten damals, das kennst du bestimmt auch, einen sehr, sehr, sehr...

00:41:49 großartigen Professor, der leider inzwischen verstorben ist, der Adi Paul-Draff, der hat uns immer dazu angeregt, oder das waren große Teile seiner Vorlesung, dass wir Distanzen oder Größen allgemein in andere Größen umrechnen sollen. Also wie viele Sonnenradien ist ein Lichtjahr oder sowas. Damit du mal anfängst zu verstehen, was 9 Billionen Kilometer bedeutet. Das ist Wahnsinn. Das ist nicht viel.

00:42:11 Unvorstellbar, das ist unser Gehirn nicht dafür gemacht. Und das ist nur ein Licht, ja. Es ist nur eins. Die meisten Dinge sind viel weiter. Also es sind Abgründe an Raum und Zeit da draußen. Und deswegen ist natürlich auch die Frage nach dem Beginn von diesem Riesenfall, das ist natürlich eine der größten Fragen aller Zeiten. Also wir haben auf jeden Fall viel zu besprechen.

Aktuelle Forschungsfragen und Kurzeinblick in die Urknall-Physik

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00:42:30 Wir machen gleich noch deine Vorlesung, wo es einmal um alles zusammen geht. Genau, Doku gucken wir natürlich nachher auch. Ich sehe, es kommen auch immer wieder Leute dazu. Schön, dass ihr da seid. Es ist wahnsinnig viel los im Chat. Ich muss ja richtig hier Romane lesen. Ihr habt auch ganz viele Fragen. Die sind sehr, sehr, sehr cool, dass ihr so aktiv habt. Aber es war klar, beste Community der Welt. Ist natürlich klar, dass die hier so in Zahl auftauchen.

00:42:58 Eine schöne Frage habe ich hier noch von Lenny1Y. Herr Lesch, könnten Sie mal die Mia grüßen, die hinter der Kulisse steht? Natürlich, hallo Mia, die hinter den Kulissen steht. Mia hat hier schon ganz hervorragende Arbeit geleistet. Ja, große Grüße gehen raus. Mia war in unseren Generalproben, war sie immer der Harald. Die saß hier immer und hat erzählt. Also höchstkompetente Kommentare auch zur kosmischen Hintergrundschluss. Das muss an der Stelle einfach mal ein bisschen. Mias Vergleich.

00:43:24 Der kosmischen Hintergrundstrahlung, das sieht aus wie Schimmel, bringt die Sache auf den Punkt. Schimmel hat was mit einem Alterungsprozess zu tun und in diesem Sinne hat sie das absolut richtig gehandelt. Ich würde sagen, den Schein für die Kosmologievorlesung, den kann ich auf jeden Fall schon mal ausfüllen. Da gibt es noch ein paar Kleinigkeiten, aber dann, wann? Also Mia, das läuft. Das kriegen wir hin. Sehr, sehr schön. Wir schauen uns noch ein paar Fragen an, bevor wir dich gleich an die Tafel schicken, Harald.

00:43:53 Was für ein Phänomen kann dafür sorgen, dass die Masse des Urknalls in so einem kleinen Raum gequetscht wird? Ja, das ist auch schön. Man denkt doch, mein Gott, das muss ja alles zusammen... Das Irre ist ja...

00:44:06 Fast hätte ich gesagt, ich will jetzt keine Vorlesung halten. Doch, komm, machen wir gleich. Also, dass eben Energie und Masse äquivalent sind. Das heißt, wenn die Temperaturen hoch sind, wenn die Energien hoch genug sind, dann wird aus Masse auf einmal Energie. So, und dann ist da nichts mehr mit zusammenquetschen. Dann wird es immer heißer und heißer und heißer und heißer. Und was dann passiert... 10 hoch 32 Kelvin. Das ist die höchste Temperatur, die das Universum haben kann. Dann hat nämlich...

00:44:34 Gravitationsenergie und Vakuumenergie praktisch die gleiche Größe. Und wenn die Vakuumfluktuation, also Heisenberg auf der einen Seite mit seiner Unbestimmtheitsrelation, Einstein mit dem Schwarzschildradius, also wann wird was zum Schwarzen Loch, und man die zusammenbringt,

00:44:49 Dann richtet man eine Masse aus und aus dieser Masse mal c² kann man eine Temperatur ausrechnen. Und diese Temperatur, das sind diese 10 hoch 32 Grad. Auch unvorstellbar große Zahl. 10 hoch 32, 1, 32 Nuller. Jede Null macht es um 10 mal größer. Ich war mal in Venedig und da gibt es eine kleine Insel Murano und da gibt es Glasöfen. Und die haben 1000 Grad. Wenn du da reinguckst, siehst du nichts. Das ist einfach nur weiß.

00:45:18 Aber 1000 Grad, du lieber Gott, das ist ja...

00:45:20 Ist ja gar nichts. Das Universum hatte... Das ist eine interessante Zeitskala, 1000 Grad, aber diese ganzen höheren Geschichten, also Elektronen entsprechen einer Temperatur von einer Milliarde Grad. Ja, was wissen Sie? Oder Protonen von einer Billion Grad, lauter so ein Zeug. Also da merkt man einfach, die Mathematik ist einfach das Mittel, um uns in Weltbereiche vorstoßen zu lassen, für die wir keine Intuition und keine Anschauungsformen haben.

00:45:49 Ja, wir müssen auf mathematische, das ist ja auch in, was mir beim Studium aufgefallen ist, wir mussten ja, im Grundstudium musst du ja durch die Quantenmechanik durch und du musst aufhören zu versuchen, die zu greifen, weil das ist, du hast keine Chance, da fällst du erstens mal durch die Klausur durch. Also es ist ja wirklich so, es gab Studentinnen, die versucht haben, sehr löblich zu sagen, ich möchte das verstehen, erst dann kann, und das geht nicht, du musst das mathematisch machen können.

00:46:14 Und dann kannst du anfangen, wenn du weiterlernst, wenn du andere Sachen dazulernst, irgendwie ein Gefühl, aber ein wirkliches Gefühl, dieses, wer ist es Nils Bohr, wer die Quantenmechanik behauptet hat zu verstehen, er versteht sie nicht. Ja, aber ich glaube, man muss da aufpassen. Zu Nils Bohr finde ich vor allen Dingen diese Geschichte interessant. Er hatte eine Skihütte und über der Tür seiner Hütte hing ein Hofeisen.

00:46:36 Und natürlich Nils Bohr, großer Physiker, meine Güte, und die Leute haben ihn gefragt, seine Freunde, Nils, glaubst du wirklich da dran? Und er sagt, ich hab dich erkundigt, es wirkt auch dran, wenn man nicht dran glaubt. Also das ist schon, aber natürlich hat Bohr ganz wichtige, ganz wichtige Einsichten in die Quantenmechanik gehabt, aber was ich immer wieder, wo ich immer wieder sagen muss, bevor man sich jetzt das Hirn verdrillt an der Quantenmechanik, orientier dich an dem Erfolg, den die Beschreibung hat.

00:47:01 Liefert Sie irgendeine Korrespondenz zu das, was in einem Experiment oder in der Beobachtung passiert? Wir hatten im dritten Semester Quantenmechanik und im vierten Semester kam in der Experimentalphysik Atom- und Molekülphysik. Und da saß ich beim Herr Professor Bloch, hervorragender Mann, auch Grüße gehen raus, toller Professor, saß ich in der Vorlesung und plötzlich war ich so, achso, dafür machen wir das. Jetzt habe ich die ganze Zeit hier irgendwelche Schrödinger Gleichungen aufgeschrieben und jetzt, bing!

00:47:29 Ich mache jetzt hier keine früheren Zeiten auf, aber da, wo ich studiert habe,

00:47:34 Klammer auf in Gießen und in Bonn. Da hat man erst die Experimentalphysikvorlesung gehabt und dann kam die Kran. Das war halt ganz wichtig, weil das unglaublich hilfreich gewesen ist für die Motivation. Man darf einfach nicht unterschätzen, du kannst da irgendwo im mathematischen Raum irgendwas machen, aber wenn du unterrichtest, musst du daran denken, wie kriege ich euch an dem Thema so gehalten, dass ihr selber wissen wollt, wie es weitergeht. Ist ja auch in der Schule so. Na klar. Das ist der Standard, dass die Leute sagen, ja Physik, keine Ahnung, ja berechtigt.

00:48:04 nicht irgendeinen Quark und ich weiß nicht warum. Und das macht halt keinen Spaß. Also das ist schon toll, aber man muss es einfach nochmal sagen, auch die Kosmologie ist so ein Feld, weil es eben so groß ist, die Abgründe an Raum und Zeit so unvorstellbar sind. Die Mathematik ist da ein extrem guter Kompass.

00:48:20 ist aber nicht die Physik. Also wir dürfen nicht vergessen, in der Mathematik spielen unendlich und null zum Beispiel eine ganz wichtige Rolle. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dass man einen Grenzübergang macht gegen unendlich oder gegen null. Man geht auf etwas und macht es immer kleiner und kleiner und trotzdem, aber in der Physik gibt es das nicht. Weil 1 geteilt durch null wäre unendlich. Was würde das bedeuten, wenn die Energie von etwas gegen null geht und diese Energie steht vielleicht unten drin oder das Kraftgesetz von Newton, Gravitationsgesetz?

00:48:50 1 durch R², also R geht gegen 0, die Kraft geht unendlich, dann wird das Universum explodiert. Das geht nicht. Wir brauchen Regeln, die erklären.

00:49:01 weshalb das Universum stabil ist, weshalb wir hier nicht in Biomatsch zerfallen, weshalb die Erde sich nicht auflöst und all diese Dinge, sondern im Gegenteil, es gibt Kräfte, die alles zusammenhalten, wirklich, also die auf Zusammenhalt gepolt sind. Und das muss man natürlich dann auch mit erklären wollen, nicht nur, dass das Universum sich ausbreitet, sondern wie passt das Allergrößte mit dem Allerkleinsten zusammen? Das ist die philosophische Grundfrage. Und dass wir die heute beantworten können, das finde ich immer wieder...

00:49:29 Unglaublich, dass man das so machen kann. Vor allem daran arbeiten wir ja noch. Quantenmechanik, Relativitätstheorie zusammenbringen. Wir gehen gleich mal an die Tafel, weil wir sind hier eh schon in den tiefsten kosmologischen Gefilden. Wir machen noch eine kurze Schnellfeuerrunde.

Fazit und Schnellfeuerrunde zu Lieblingsfakten der Kosmologie

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00:49:45 Vorhin habe ich die Frage gesehen, das ist ein bisschen natürlich verloren. Wollen wir nachher noch die Sendung angucken? Ständig gucken wir noch die Druck. Ich bereite sozusagen etwas vor. Wunderbar, ja gut. Nur kurze Schnellfeuerrunde. Harald, irgendwo habe ich es vorhin gesehen. Was ist dein Lieblingskosmologischer Fakt? Ähm...

00:50:05 Mein Lieblingskosmologischer Fakt, also was ich am tollsten finde, ist, dass überhaupt irgendetwas in diesem Universum entstanden ist. Weil, wenn man sich das wirklich mal vorstellt, die Raumzeit bricht da auseinander und reißt auf, dann ist es nicht vor der Hand klar, dass es überhaupt irgendein Objekt in diesem Universum entsteht.

00:50:25 Das ist für mich, auch in der Vorlesung Physik des Universums, da reite ich wochenlang drauf rum. Wie kann das sein, wo das Universum so homogen und so gleichmäßig und so ruhig zu uns unterhalten, wie kann überhaupt irgendein, irgendwas entstehen da drin? Das ist das Beste. Das finde ich, also, ich meine, sonst wäre ja gar nichts. Welche Frage würde Harald Lesch an zum Beispiel den Heisenberg oder Einstein stellen, wenn die noch leben würden? Oh.

00:50:51 Das kann ich nicht sagen. Also Albert würde ich erstmal sagen, wie das so gewesen ist, so ganz alleine an einer Theorie zu arbeiten, für die sich erstmal niemand vor der Hand interessiert hat. Und Heisenberg würde ich durchaus auch mal fragen, wie man eigentlich...

00:51:07 Also, wie soll ich das sagen, die haben ja so ein Schneefeld als Erste betreten, da war noch niemand, der irgendwann mal seinen Fuß in diesen Teil der physikalischen Welt gesetzt hat. Und wie es so ist, wenn man als allererster auf einmal begreift, da ist eine ganze Welt. Das ist ja irre.

00:51:29 Und ihm ist es ja auch so gegangen. Er war ja da auf der Insel Helgoland. Das muss ja so ein wirklich Erleuchtungserlebnis gewesen sein. Wenn man dann im historischen Rückblick zurückschaut, dann sieht man, ah, Louis de Broglie hatte schon ganz ähnliche Ideen. Aber dieser Durchbruch. Und das wird im Übrigen auch das Erste sein, was ich hinschreibe. Wenn man über das Universum nachdenkt und nachdenken will, dann muss man erst mal gucken, der Anfang von allem, da nehmen wir...

00:51:57 Die Heisenbergste Unbestimmheitsrelation, die sagt nämlich, es gibt eine Länge, die nicht unterschritten werden kann. Und um diese Länge muss es am Anfang gehen, wenn es um die Größe ist. Und da sagt der Einstein auch, ja, es gibt eine Länge, wenn die unterschritten wird, dann kriege ich keine Informationen mehr.

Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation und die Grenzen des Universums

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00:52:13 Und Heisenberg sagt, also kann man Gravitation und Quantenmechanik tatsächlich zusammendenken und kann sich dann überlegen, was ist die kleinste Länge, wo ich den Unterschied zwischen Ursache und Wirkung gerade noch eben zumindest im Gedankenexperiment messen kann. Und das wäre dann der Anfang des Universums. Und insofern...

00:52:31 Würde es mich natürlich wahnsinnig freuen, mit diesen Leuten, aber auch über so eine Sache mal zu sprechen. Cocktailparty, hatten wir ja mal gesagt. Genau, Cocktailparty, wirklich mal alle einzuladen, Kurt Gödel einzuladen, unbedingt den Mathematiker. Ich hätte gerne mit Leuten gesprochen, aber ich glaube, der hätte viel zu sagen. Ach Gott, Gödel ist der Papst sozusagen, der garantiert, dass die Forschung immer offen bleibt, weil jedes Aussagensystem mindestens eine Annahme enthält, die es von sich aus nicht begründen kann. Da können wir nämlich gleich die nächste Frage von YouTube beantworten.

00:53:01 das natürlich auch hier gucken es dauert ein bisschen bis eure fragen zu mir kommen also wenn ihr direkt fragen wollt direkt zu tisch da fragt jemand wann weltformel und da kann man nur mit kurt göttel antworten oder selbst dann wenn wir sie hätten bliebe immer noch bleibt immer mindestens eine annahme die den nächste die die nächste weltformel und also

00:53:19 Mal gucken, vielleicht morgen. Ja, wer weiß. Wir wissen es nicht. Harald, ich glaube, wir sind ready für ein bisschen Tafel-Action. Gut, gut, gut, dann machen wir das. Kannst du dich schon mal etablieren? Ich hole mir noch einen Kaffee. Ich etabliere mich, das ist ja wunderbar. So, also wir haben hier eine flache Raumzeit, hätte ich fast gesagt. Fangen wir doch mal. Ja, wir haben, also hier ist alles da.

00:53:46 Sie haben alles gut vorbereitet. Also Gruß an den Marco hat alles prima vorbereitet. Ich will mir noch einen Kaffee, willst du auch was? Ja, ich nehme auch einen. Also wir fangen tatsächlich an mit der Heisenbergschen Unbestimmtheitsrelation und das ist ein Ausdruck für gewisse Unschärfen, wie es so schön heißt. X ist die Längenskala.

00:54:06 Und hier, das multipliziert mit der Unsicherheit im Puls oder der Unschärfe im Puls, das sei größer als, und jetzt kommt der Hammer, sei größer als eine Zahl, in diesem Fall schreiben wir einfach nur,

00:54:18 Nehmen wir H, das reicht uns aus und ob es da nun ein Viertel ist oder ein Halbespiel, keine Rolle. Es gibt also eine Größe, die ist elementar, die kann nicht unterschritten werden. Ihr müsst euch vorstellen, wenn also die Unklarheit in P klein ist, wenn ich ganz genau weiß, wenn es ganz genau, wenn ziemlich bekannt ist, was für einen Impuls ich habe, dann weiß ich nicht, wo das Teilchen ist. Das ist praktisch ein Produkt von zwei Größen, wie bei einem Blatt Papier oder bei einer Fläche.

00:54:46 Also das sagt, das ist H. So. Und wenn das jetzt kleiner wird, dann muss das größer werden. Und wenn das kleiner wird, dann wird das größer. Und das ist...

00:54:56 Das ist eine Art von Inkompressibilität des Seins. Du kannst die Welt nicht beliebig klein zusammenpressen und du kriegst auch nicht beliebig große Impulse hin. Weder Null noch unendlich gibt es. Und das ist sozusagen die Grenze für das Universum. Wenn ich diese, wenn ich hier das mal nach X auflöse und wir lassen die Deltas weg, dann ist X irgendwie sowas wie H durch P. So.

00:55:20 Dann könnte man auch sagen, das ist eine Wellenlänge, x oder sowas, aber das p, das können wir jetzt gleich ersetzen, das ist der Impuls, das ersetzen wir gleich durch Masse mal Geschwindigkeit. Und natürlich alle, die unseren Kanal ansonsten angucken, die wissen, dass die Geschwindigkeit, die hier hingehört, wenn wir wirklich wissen wollen, was die kleinste Länge ist, dann muss hier hin die höchste Geschwindigkeit. Und das ist dann der relativistische Impuls, Masse mal Lichtgeschwindigkeit. So.

00:55:46 Das wäre die minimalste Skala, die es im Universum gibt. Kleiner kann es nicht sein. Jetzt ist die Frage, was hatte denn das Universum am Anfang für eine Masse? Ja, das wissen wir natürlich nicht. Aber wir können also, Heisenberg ist hier und hier unten, also schreibe ich mal hier hin. Für diejenigen, die ja nachher noch in der Klausur mitmachen wollen. Genau, Test wird danach geschrieben, also alle mit schreiben, um Gottes Willen. So, hier haben wir den Heisenberg und hier hätten wir den Einstein, hier unten.

Schwarzschildradius und die Planck-Masse

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00:56:12 Und das wäre dann der sogenannte Schwarzschildradius. Das ist der Schwarzschildradius, ist der Radius, den ein Objekt einnehmen muss, damit es zum schwarzen Loch wird. Gm durch c². Das heißt, für die Sonne ist der Schwarzschildradius 3 Kilometer.

00:56:29 Also die Sonne hat 333.000 Erdmassen, der Schwarzschildradius der Sonne wert 3 Kilometer, sie hat heute einen Radius von 700.000 Kilometer. Sie ist also kein schwarzes Loch, das könnt ihr selber nachher auch nochmal draußen gucken, dass diese Aussage schon mal stimmt. Schön. Und das ist aber eine ganz wichtige Länge, alles was kleiner ist als dieser Schwarzschildradius, da kriegst du keine Information. Also das ist ebenfalls eine Grenze und wenn man jetzt diese Grenze hier mit dieser Grenze hier gleichsetzt, dann kriegt man eine Masse raus.

00:56:58 Und präzise kommt dabei raus, m² ist gleich hc durch g. So, und dann gibt es noch eine schöne Geschichte, die hat was mit 2pi zu tun. Wir machen jetzt noch so einen Strich hier durch, das aber nur für die Spezialisten. Und wir schreiben hier hin, h² ist h durch 2pi. So.

00:57:16 Das sind nur Details. Für uns ist wichtig, wir können das Quadrat der Masse ausrechnen, des Universums. Dann können wir das m ausrechnen, die Planck-Masse wäre das, das wird schon mal nach Max Planck benannt, wäre dann die Wurzel aus h quer c durch g. So. Wenn wir das jetzt wieder einsetzen in diese Längenskala hier zum Beispiel, dann kriegen wir die Planck-Länge raus. Und so weiter. Und auf diese Weise lässt sich alles ausrechnen, aber ich habe ja schon angedroht.

00:57:44 Eine Sache brauchen wir vom Einstein noch, nämlich E gleich mc². Da gibt es ja diesen schönen Gag, es ist nicht m a², m b², es ist mc². Ja, ich weiß auch nicht. Aber auf jeden Fall, das ist, also E ist gleich m mal c², das heißt, wir können jetzt hier für diese Planckmasse die Energie ausrechnen. Wichtig für uns ist aber vor allen Dingen, wir können daraus auch eine Temperatur ausrechnen.

00:58:09 Denn die Temperatur ist natürlich eine Energie und zwar in dem Fall so was wie eine Wärmeenergie. Und da kommt dann raus, wenn wir diese Blankmasse einsetzen, kriegen wir die Temperatur raus. Und das wäre sozusagen, wenn wir das hier reinsetzen, 10 hoch 32 Kelvin. Das heißt, wir sind hier unten. Ganz da unten, genau. Ganz da unten. So, und jetzt kann man...

00:58:33 Also mit dieser Masse lässt sich eine Plancklänge ausrechnen. So, die Plancklänge ist dann, die Plancklänge wäre dann praktisch, wenn ich das hier einsetze, das M, in die, kriege ich raus, die Plancklänge L, Planck ist, das muss ich nochmal gucken, H quer G durch C und die Wurzel draus, C hoch 3, so, das ist dann 10 und minus 35 Meter.

00:59:06 Hier.

00:59:08 Das ist also die kleinste Längenskala, die ich haben kann. Und dann kann ich, wenn ich das wiederum durch die Lichtgeschwindigkeit teile, dann habe ich die kleinste Zeitskala. Und das wären dann hier die 10 Uhr minus 43 Sekunden. Ich glaube, das ist ganz wichtig, dass wir das auch einmal ein bisschen klar machen, dass wir nicht näher drankommen. So ist es. Die Null ist für uns eigentlich nicht erreichbar. Genau. Das Universum fängt nicht bei 0 Kelvin an und es fällt nicht bei 0 Sekunden an.

00:59:37 So weit, so gut. Aber jetzt kommen wir an die eigentliche Geschichte. Wo haben wir denn die Hintergrundstrahlung? Die Hintergrundstrahlung, da haben wir mehrere. Da ist eine.

00:59:47 Was ist die frühe? Ich fange vielleicht mal an, noch mal zu erzählen. Also 1929 stand Hubble fest, das Universum expandiert, aber das ist noch nicht richtig physikalisch. Das physikalische Modell dafür hat Le Maître, George Le Maître schon mal sich überlegt, vorher, fast im gleichen Jahr übrigens. Also da geht es dann darum, dass wenn das Universum ja früher viel kleiner war, dass es viel heißer gewesen ist. Die Frage ist, was für eine Physik ist denn bei den hohen Temperaturen dann eigentlich gültig?

Das Urknallmodell und die kosmische Hintergrundstrahlung

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01:00:14 Und 1929 wusste man das noch nicht so richtig. Man hatte zwar eine Ahnung,

01:00:19 Die Atome bestehen aus Atomkernen, die offenbar sehr klein sind, das wusste man schon 1915, 1911 sogar schon, und dass die irgendwie umschwirrt werden von Elektronen. Aber wie das wirklich aussieht, wie die Kernphysik wirklich ist, also die Physik von Atomkernen, das wusste man erst in den 30er Jahren und später dann in den 40er Jahren bis 1945 sogar eine Spaltbombe, eine Kernwaffe, nämlich die Atombombe, gebaut wurde. Also die Kernphysik kommt jetzt langsam mit, praktisch mit der Entdeckung der Expansion des Universums,

01:00:48 kommt die Kernphysik auf. Und dann machen 1948 drei Physiker, George Gamow, Hans Beete und Ralf Alpha, die machen praktisch das physikalische Urknallmodell und sagen, Kernphysik können wir. Wenn die Astronomen recht haben, das Universum expandiert, dann war das Universum irgendwann mal so groß wie ein Atomkern. Da habe ich eine wichtige Zwischenfrage, Harald. Das fragt nämlich jemand, finde ich auch spannend. Gibt es ein Maximum oder wie stark lässt sich Energie überhaupt verdichten?

01:01:17 Also ist das auf diesen Skalen, mehr geht nicht. Genau, also im Klartext ist diese Temperatur hier 10 hoch 19, 10 hoch 19 GeV. Das ist die höchste Energie, die wir uns vorstellen können, die wir ausrechnen können, kausal sinnvoll. Und man kann es vielleicht damit vergleichen, es gibt ja Materialien, Ferromagneten, die haben einen internen Magnetismus. Wenn du den über eine bestimmte Temperatur aufheizst, nennt man Curie-Temperatur, dann verlieren die die Eigenschaft des Magnetismus.

01:01:46 Und dann ist praktisch das Material nicht mehr magnetisch. Wenn es wieder abkühlt, dann werden sie wieder magnetisch. Und das Universum ist sozusagen die Eigenschaft der Raumzeit zu sein, unterhalb von einer bestimmten Temperatur. Was oberhalb von diesen Temperaturen stattfindet, ist für uns grundsätzlich nicht zugänglich.

01:02:03 Wir können überhaupt diesen Magnetismus oder den Design des Universums zum ersten Mal merken, mit den Naturkonstanten, die wir haben, also minimaler Wirkung und maximaler Geschwindigkeit, können wir das überhaupt erst bei diesen... Und das sind ja auch nur reelle Zahlen. Ich weiß nicht, hast du dich schon mal darüber gewundert, das sind ja einfach nur so Zahlen. Das sind einfach nur Zahlen. Irgendwelche Zahlen. Das wirkt ja auch ein bisschen zufällig. Also ich meine, man sagt so, ja, das ist halt...

01:02:29 Ja, h-quer oder so, das sind Konstanten. Genau. Und niemand kann sie erklären. Sie müssen gemessen werden. Wie viele sind das? 33 oder was? Es gibt 33 freie Parameter. Da gibt es eine große Arbeit von Max Tecma, von Tecma und Martin Rees über diese freien Parameter, die es im Universum gibt. Und wir können sie nicht erklären. Also ich meine, das ist doch irre. Wir haben Naturkonstanten wie die Ladung, zum Beispiel elektrische Ladung. Elektron ist negativ geladen, Proton ist positiv geladen. Aber wenn du deinen Proton genauer anschaust, stellst du fest,

01:02:56 Proton besteht aus Elementarteilchen, Up- und Down-Quarks. Das heißt, die Ladung hier ist nochmal gequantelt in dem Nukleon. Die Up-Quarks haben eine bestimmte Ladung und die Down-Quarks haben auch eine bestimmte Ladung. Das sind jeweils Drittel-Ladungen, plus zwei Drittel und so weiter und minus ein Drittel. Gibt es ja alles Mögliche. Also DUD, Up-Quark hat plus zwei Drittel, Down hat minus ein Drittel. DUD wäre ein Neutron. Gut.

01:03:20 Und keine Ladung, 0. Also minus 1 Drittel, minus 1 Drittel sind minus 2 Drittel, plus 2 Drittel ist 0. Schön. Beim Proton ist es Udu. Up, down, up. So, 4 Drittel minus 1 Drittel ist 1. Boing. Das ist doch irre. Warum ist das, wenn man dann die Ladung misst, dann, gut, das ist auch noch eine reelle Zahl, die nach hinten nicht aufhört. Versteht, das ist ja das Irre. Wir würden ja denken, komm, das ist jetzt 4. 4.0 oder 5 oder... Aber nein, das sind total doofe Zahlen. Und...

01:03:48 Das ist auch so eine Unabschließbarkeit, dass man merkt, man kommt da nicht zur Potte. Und deswegen ist es so wichtig, sich Kriterien zu überlegen, wie kann ich das überhaupt einschränken. Und diese Typen 48, die haben sich dann überlegt, das Universum war früher mal vielleicht ein Atomkern und dann lass uns eine Vorhersage machen, was müsste von diesem Anfang übrig sein.

01:04:07 Und dann kommen die mit der unglaublichen Aussage, es müsste eine Strahlung übrig geblieben sein und die müsste nur von der Temperatur abhängig sein, nicht vom Material. Also egal, ob es Lakritz oder Regenwürmer oder was auch immer, spielt keine Rolle, sondern nur, dass es Temperatur ist. Und diese Strahlung ist aber genau das Spektrum, was im Jahr 1900 den Planck dazu bringt, zu sagen, Energie ist mc², das kommt ja 1905 raus, das wird ja der Einstein viel später machen, und Planck macht daraus...

01:04:36 Aus dem Strahlungsgesetz, das ist so eine unglaubliche Geschichte, wenn wir das mal ein bisschen trocken machen hier, das ist ja das Schöne, wir haben ja Zeit. Wir haben ja Zeit, wir müssen uns nicht beeilen. Also der Planck schreibt dann diesen unglaublichen Zusammenhang hin, Energie ist eine Konstante, die später das Planck'sche Wirkungsquantum genannt wird, ist h mal die Frequenz.

01:04:57 Das heißt also, je höher die Frequenz ist, umso höher ist die Energie. Wenn man jetzt das hier gleichsetzt mit mc², dann erfährt man also, dass Frequenz und Masse miteinander was zu tun haben. Und da die Masse auch noch proportional ist zur Temperatur, kann man also praktisch ausrechnen, welche Art von Teilchen können zu welcher Temperatur im Universum eigentlich entstanden sein.

01:05:22 Und das ist natürlich ein wahnsinns Zusammenhang. Und das heißt, hier kommt da Planck ins Spiel, Max Planck, der übrigens, und das verrate ich hier, ich glaube, das habe ich bestimmt schon mal in irgendeinem Video gesagt,

01:05:33 Planck hat im Jahr 1900 zum ersten Mal über dieses Schwarzkörperspektrum geschrieben und hat im Anhang, das kann man sich nicht vorstellen, im Anhang seiner Arbeit reingeschrieben, ja, diese neue Naturkonstante, die er da einführen musste, nämlich dass die Energie quantisiert in Paketen abgegeben wird, mit dieser Naturkonstante und der Lichtgeschwindigkeit und der Gravitationskonstante ließe sich ein universelles Dimensions-, also ein universelles Einheitensystem schaffen, mit dem man, Zitat,

01:06:00 auch mit nicht-irdischen Kulturen, also hier mit außerirdischen quasi, kommunizieren können. Überlegt euch, 1900, blank. Und kann ich nur empfehlen, guckt euch mal, könnt ihr im Netz garantiert finden, 1900 ist die Arbeit über die Wärmestrahlung. Erstmal ist es ein tolles Deutsch, es ist Granate. Und dann hinten, quasi im Anhang, lässt er so einen los. Deswegen heißen diese Einheiten, blank Einheiten.

01:06:23 Planck hat daraus praktisch am Anfang nur so ein bisschen mit den Naturkonstanten gespielt. Später mit Einstein und mit Heisenberg hatte man eine physikalische Erklärung für das kleinste, allerkleinste, unterhalb dessen nichts mehr gemessen werden kann, unterhalb dessen eben keine Physik mehr stattfinden kann. Zugleich die maximale Temperatur, die maximale Dichte kann man ausrechnen, 10,94 Kilogramm pro Kubikmeter, glaube ich, sind es. Das ist der Beginn der Welt.

01:06:48 Und der soll nun expandieren und die Kollegen, 48, haben dann damals gesagt, das Universum würde sich nun ausbreiten entlang und bei der Ausplanung würde es abkühlen. Und das ist der Punkt mit der Hintergrundstrahlung. Hintergrundstrahlung, ich gehe mal, damit wir wissen, wo wir sind. Wir waren am Anfang, haben diese heiße Suppenphase ein bisschen hinter uns gebracht, wir haben verschiedene Teilchen auf den Plan gebracht.

01:07:15 Und das dauert dann ganz schön. Also wir haben hier die ersten paar, das sind natürlich nicht maßstabsgetreue, da muss man natürlich dazu sagen, aber Hintergrundstrahlung ist ja dann eigentlich erst... Das ist das, was wir heute sehen, genau. Also dieser ganze Tag, und das finde ich auch mal wichtig mitzugeben.

01:07:32 Das ist nur Theorie. Das ist nichts, was wir beobachten. Und deswegen auch diese Frage, was ist davor? Ich glaube, du hast es gerade schon, der Chat sagt schon auch gerade, das ist glaube ich so der Standard, sie finden es gut, aber wir sind ein bisschen lost. Macht euch keine Gedanken. Das ist normal, das darf man auch. Also bis jetzt haben wir noch nichts Großartiges gemacht. Denkt an Einstein, MC Quadrat, dann haben wir Planck.

01:07:56 Energie wird quantisiert abgegeben. Wir setzen das einfach gleich. Also wir haben mc² und h mal f. Also wir können jetzt zu jeder Frequenz, können wir uns eine Masse ausdenken und können fragen, gibt es dazu Teilchen. Wenn man zum Beispiel die Energie kennt, die Ruheenergie von einem Elektron, und dann können wir nachgucken.

01:08:16 Zu diesem Elektron gehört eine Frequenz und diese Frequenz ist ziemlich hoch und die Temperatur, die dazu gehört, ist 10 hoch 10 Kelvin. Das heißt also, Elektronen würden im Universum entstanden sein, irgendwo zwischen 10, irgendwo da, genau, irgendwo da, müssen sie freigeworden sein. So, davor gibt es dann die schwereren Teilchen. Schwerere Teilchen heißt höhere Temperatur. Und schon sind wir näher am Urknall dran. Also je schwerer die Teilchen werden, umso näher müssen wir an den Begriff.

01:08:45 des universums rankommt sonst können die gar nicht entstehen später ist das universum zu kalt jetzt kommt die eigentlich geile geschichte dass man wenn man nur mit der temperatur geht nur mit der temperatur dann kann man eben aus diesem schwarz körper spektrum hast du kannst du mal das bild zeigen was das erste mal das erste was sie da gesagt und jetzt kommt natürlich jetzt kommt erst mal die kleine erste rauskriege so jetzt klappt das ja das geht schon ich muss ich nicht ich werde wahnsinnig

Die Entstehung der Materie und die ersten Elemente

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01:09:11 Mich orientieren, so. Wir haben nämlich hier einen sehr großen Aussage gekriegt. Jetzt guckt euch das an. Ist das nicht großartig? Seht ihr das schon? Das ist das Universum. Ja, es sei dir sprachlos. Ja, aber das ist genau das, was man sehen wollte. Homogene Oberfläche von Strahlung. Und das gesamte Universum wird davon durchsetzt. Überall. Alles. Das ist die...

01:09:34 Bestätigung der Vorhersage, dass es einen Anfang im Universum gegeben hat. Denn dieses Spektrum hat eine Eigenschaft, die lässt sich folgendermaßen hinschreiben. Jetzt bitte nicht aufhängen, sondern dabei bleiben. Gebt nicht auf. Jetzt ist das mal wirklich wichtig. Jetzt mal nicht hier quatschen. Nicht, sondern bitte Herrschaften. Aufmerksamkeit. So kann ich nicht arbeiten. Also, mal ganz klar. Also.

01:10:04 Ihr müsst nur eins glauben und den Rest, den werdet ihr mitkriegen. Es gibt eine, also dieses Spektrum, dieses Schwarzkörperspektrum ist, da ist die Intensität oder die Energiedichte ist proportional zur Temperatur, jetzt kommt's, hoch 4.

01:10:22 Wissen alle, wie das geht mit Temperatur 4? Ist T mal T mal T mal T. Alles klar? Nicht mal T. T mal T mal T mal T. Das ist T hoch 4.

01:10:35 Wir müssen einmal noch kurz, jetzt haben wir glaube ich das Orangenbild richtig drauf für die Leute, die das jetzt nicht mitgekriegt haben, sagen, was das ist jetzt. Das, was wir da sehen, das ist die kosmische Hintergrundstrahlung, das ist die Entdeckung 1964. Nach der Vorhersage 1948 haben dann immer mehr und mehr Gruppen danach gesucht. Aber die, die es gefunden haben, die haben gar nicht danach gesucht. Das waren Telefoningenieure, die sollten Störquellen am Himmel entdecken und sie fanden eine Störquelle und zwar eine, die überall störte. Also überall brummte der Empfänger, egal wo sie ihre Hornantenne hingehalten haben. Und diese Strahlung, das ist die...

01:11:04 kosmische hintergrund so aus also das ist das bild was sie hatten das ist nicht das ist keine unförmige orange sondern das ist das ist die also man achte auf den nicht kontrast es gibt keinen es ist überall gleichmäßig und zwar richtungsunabhängig und das ist ganz wichtig für die vorstellung des gesamten universums das ist homogen und isotrop also richtungsunabhängig egal wo ich hingucke sehe ich immer das gleich jetzt werde ich natürlich sein stimmt doch gar nicht

01:11:32 Doch ab einer bestimmten Entfernung sieht man überall im Universum in Anführungsstrichen das Gleiche. Und wenn man ganz weit zurückgeht ins Universum, also das ist die größte Sichtlinie, die wir im Universum überhaupt haben, nämlich bis dahin, wo die Strahlung des Urknalls sozusagen auf einmal offen wird, sodass wir sie erkennen können.

01:11:53 Alles, was davor passiert ist, ist für uns für immer verschlossen. Wir können in diesen Feuerball des Anfangs nicht hineingucken, so wie wir auch nicht in die Sonne hineingucken können. Von der Sonne sehen wir ja auch nur die erste Gasschicht, die das Licht durchdringt. Unbeeindruckt. Alles, was innerhalb der Sonne passiert, das sehen wir gar nicht. Da müssen wir auch mal bei Gelegenheit. Aber zur Sache. Ach, das sind ja alles so. Es ist ja toll. Also hier, diese Energiedichte ist also jetzt TO4, geht mit TO4. Die Energie...

01:12:22 die die strahlung hat ist proportional zu der temperatur wenn ich also jetzt wissen will wie die dichte ist also die anzahl der der fotonen pro kubikzentimeter pro volumen dann ist es so dass die anzahl der fotonen also die nennen wir jetzt mal gamma die wäre dann eben die energiedichte dividiert durch die energie und das wäre dann proportional zu t hoch drei so einmal durch die energie geteilt und jetzt kommt das hier

01:12:52 Die Anzahldichte wird gemessen in Volumen. Ein Teilchen pro Volumen. So, und jetzt, Leute, jetzt denkt doch mal Mitherschaften. Also Volumen, Höhe, Länge, Breite, genau. Drei Länge, das ist dreimal, das heißt, wir können hier für das Volumen hinschreiben, L hoch 3. So.

01:13:15 Und jetzt machen wir Kosmologie. Von nun an ist alles ganz einfach. T hoch 3 ist proportional 1 durch L hoch 3, also ist T proportional zu 1 durch L. Yes! Das ist Kosmologie. Wo ist die Kamera? Hier, da. Das heißt...

01:13:35 Der Kameramann lacht. Und dabei hat er es so schwer. Ich meine, der macht hier eine Geschichte, einen tollen Job. Also hier für alle, die ihn kennen, Grüße vom Thorsten, Hief im Ende. Okay. Und natürlich alle anderen auch, aber er hat jetzt hier die... Also wenn das Universum klein ist, darauf will ich hinaus, wenn das Universum klein ist, L klein, ist die Temperatur...

01:13:59 Hoch, genau. Das ist der Zusammenhang, den man nachweisen muss. Damit hat man alles, was man braucht, um Kosmologie zu machen und diese ganze, diese Tafel hier durchzugehen. Mit jeder höheren Temperatur wird das Universum kleiner und das sieht man auch, die Zeitskalen werden immer kleiner. Das ist der Zusammenhang. Ohne die kosmische Hintergrundstrahlung wüssten wir gar nicht, dass das Universum eine Geschichte hat. Heute hat diese Hintergrundstrahlung eine Temperatur von 2,7 Kelvin. 2,7 ist es.

01:14:29 Aber als sie entstand, diese Strahlung, da hatte sie eine Temperatur von fast 4000 Kelvin. Maralika, wenn du einmal hier rüberkommst, können wir schon mal mit der Tafel wieder schön ins Bild machen. Genau, also hier 3000 Kelvin. Das ist der Moment, du hast das ja eben auch schon mal gesagt, nach 400.000 Jahren hatte sich das Universum so ausgebreitet, dass es abgekühlt war und ja, von nun an...

01:14:51 Dann wird es ganz mysteriös. Ich würde zwischendurch mal auf etwas hinweisen. Hier zum Beispiel, ach ja, du kannst runterfahren. Ich kann von hinten, ja. Hier die drei Minuten. Da gibt es ein unglaublich tolles Buch von Steven Weinberg, die ersten drei Minuten, ich weiß, in den 70er Jahren geschrieben. Da geht es darum, was passiert in den ersten drei Minuten? Da ist gerade das Universum noch so, dass Atomkerne entstehen, also Wasserstoff und Helium.

01:15:15 Also das, was heute nur in Sternen passiert, die Verschmelzung von Atomkernen, das passiert hier in dieser Phase, in den ersten drei Minuten, und zwar, wie mein Freund Josef Kassner immer so schön sagt, in der Zeitskala, die ein Peitschenknall dauert. Da entstehen alle Elemente von Wasserstoff und Helium. Ein bisschen Lithium, noch ein bisschen Beryllium, das war's dann. Warum war's das? Weil danach ist das Universum größer, Achtung, Temperatur sinkt.

01:15:42 Das Universum wird größer, Temperatur sinkt und es kann nicht mehr zu nennenswerten Kernreaktionen kommen, sondern von nun an beginnen die boring, die langweiligen 400.000 Jahre, in denen eigentlich nichts passiert, das Universum. Es gibt Atomkerne und es gibt freie Elektronen und sonst nichts.

01:15:58 Und dann passiert das mal nichts. Also bleiben wir mal stehen und denken und atmen mal durch, weil das war ja doch viel jetzt. Also vor allem hier drei Minuten. Wir gehen hier von drei Minuten auf 5000 Jahre. Genau, 5000 Jahre. Dann muss man mal kurz. Ja, aber dann haben wir noch 400, dann haben wir noch 395.000 Jahre. Die müssen mal in das Tietzich dann. Da können wir nochmal anbringen. Da können wir etwas Frage beantworten, fand ich sehr schön, hat jemand vorhin gefragt. Warum ist das so eiförmig? Warum ist das nicht rund? Das ist eine Projektion vom Himmel. Wie würdest du das erklären, diese Projektion?

01:16:27 Das ist eine Projektion einer Kugel auf eine...

01:16:31 Auf eine Fläche. Das ist das, was wir da sehen. Also diese Weltkarten. Genau. Wenn du versuchst, eine Kugel um dich rum, also der Himmel ist ja um uns rum sozusagen. Du musst es aufklappen. Genau. Und du musst es aufklappen, dann wird das so ein Ei. Ja. Und die andere Frage, die fand ich auch gerade sehr gut, die kam. Wir kühlen uns ja hier ab. Ja. Dauerhaft. Wir kühlen uns hier ab. Wir sind bei 2,7. Ja, wir werden richtig cool. Wir kühlen uns hier ab, ja. Wann machen wir denn, wenn das 0 erreicht?

01:16:57 Null wird nicht erreicht und das machen wir auch heute nicht. Heute sind wir in der Phase des Natalen, also der Geburt des Universums. Also wir schauen nicht in die Zukunft. Wir können ja mal überlegen, ob wir, was weiß ich, im November vielleicht mal über den Todes. Ja, aber jetzt. Und noch sind wir nicht bei Null. Wir wollen jetzt erstmal diese Geschichte feiern. Vor allen Dingen, dass der Anfang von allem...

01:17:20 eben verstanden werden kann, also zumindest bis zu einem gewissen Punkt, dass man das zusammenkriegt. Denn hier auf dem Weg hin zu diesen boring 400.000 Jahren gibt es natürlich eine ganze Menge von verschiedenen Phasen, in denen Elementarteilchenphysik auftaucht. Also wenn wir jetzt zum Beispiel

01:17:37 Das werden wir ja nachher auch sehen in dem Beitrag. Wenn wir hier in diesem Bereich, da finden die großen Theorien statt, die man am großen Hadronenbeschleuniger bestätigt hat. Die elektroschwache Wechselwirkung, das Higgs-Feld und so weiter. Das ist hier in diesem Bereich von 10 hoch 15, 10 hoch 16 Kelvin. Und das muss man sich mal überlegen. Da sind wir in einem Bereich, da ist das Universum 0,01 Nanosekunde alt. Also wie ich immer sage, ist das nicht schlecht für den öffentlichen Dienst? Also komm.

Quantenfluktuationen und die Strukturbildung im Universum

01:18:04

01:18:04 Also von den 13,8, 2 Milliarden Jahren kommen wir bis auf 0,01 Nanosekunden, aber bombensicher an. Denn das ist eine Physik, die wir verstehen. Was wir natürlich nicht verstehen, ist offenbar alles, was davor ist. Und da haben wir...

01:18:19 Ja, eine ganze Reihe von Problemen, denk nur an die dunkle Materie. Ja, was ich auch mal so, also ich glaube für mich in der Kosmologie das große ungelöste Rätsel in diesem Bereich hier ist, du hast ja diese Kräfte, die sich dann nacheinander auch trennen. Ja. Und die Gravitation. Ja.

01:18:38 Was ist mit der passiert? Warum ist sie so früh da schon unter... Ja genau, dein Kaffee steht beim Albert. Dass man, wenn man hier nach hinten geht, auch in dieses Problem reinläuft. Warum ist die so schwach, diese Kraft? Warum hat die sich so früh von den anderen getrennt? Das ist so schwer, das ist so unglaublich schwierig. Das ist schwierig, weil wir haben keine Möglichkeit, das darf man nicht vergessen, wir haben keine Möglichkeit hier reinzugucken. Das ist alles Theorie. Aber... Die erste elektromagnetische Strahlung, die uns erreicht, kommt von hier.

01:19:03 Du weißt ja, ich bin ja motivationssüchtig. Ich möchte ja, dass wir auf keinen Fall aufhören zu fragen. Wissenschaft, hat mein Freund Michael Friedmann mal gesagt, Wissenschaft ist das Fragezeichen. Autorität, also diese ganzen Diktaturen und Extremisten, Wissenschaft ist ein Fragezeichen. Die anderen sagen nur Ausrufezeichen. Wir stellen Fragen und die anderen haben sofort die Antworten. Das haben wir nämlich nicht. Wissenschaft ist die große Geschichte vom Fragezeichen.

01:19:34 Was man nämlich dann darin sagen muss, ist, wir haben sogenannte Quantenfeldtheorien, QFTs. Also nicht nur, dass wir eben Quantenfeldtheorien. Da gibt es zum Beispiel die Quantenfeldtheorie, die heißt Quantenelektrodynamik. Was Elektrodynamik ist, mögen einige noch wissen. Elektrotechnik ist schon mal bekannt, also Strom, Spannung, Magnetfeld, elektrische Felder und so weiter. Und dass man auch Felder quantisieren kann.

01:20:03 Dass also, wenn es nur noch Felder gibt, gar keine Teilchen, dann kann man trotzdem noch in der Entwicklung des Universums zurückgehen und kann sagen, ja, wir haben ja keine Teilchen, aber wir haben Felder. Und das Feld ist das Eigentliche, was stattfindet. Und naja, ein Gravitationsfeld wissen wir auch. Nur das ist so offenbar so schwach in seiner Wirkung und da sind wir verlassen. Aber wir haben im Prinzip eine theoretische Möglichkeit, das tatsächlich zu verstehen. So zum Beispiel folgende Geschichte.

01:20:29 Die finde ich immer wieder interessant, auch wenn sie nur vielleicht heranführt und motiviert. Da ist ja doch jemand dabei, der sich noch fragt, was mache ich denn? Dann könnte man hier, da gibt es zum Beispiel in dieser Quantenelektrodynamik folgende Reaktion, das nennt man Feynman-Graph. Da kommt ein Photon an.

01:20:46 Und ich habe, wie reiner Zufall, Energie ist mc², also hier kommt Energie an, ein Photon. Und wenn diese Energie groß genug ist, dann können sich daraus zwei Teilchen bilden. Und zwar ein negativ geladenes Teilchen und ein positiv geladenes Teilchen, also Materie und Antimaterie. Das kann ein Elektron sein und sein Gegenteil, ein Antiteilchen wäre ein Positron. So, die beiden würden sich aber wieder vernichten, nämlich wieder zur Energie.

01:21:15 Und jetzt kann man gucken, E2, also die Energie, die hier hinten rauskommt, und E1 sind gleich. Die müssen allerdings, muss Gammastrahlung sein, sonst geht das nicht. Und das Elektron hier hat eine Masse, Masse Elektron, und hier habe ich Masse Positron. Schreibe ich mal Posi hin, ja. Wenn das aber eine Masse hat, dann kommt jetzt natürlich Newton und sagt, Moment, zwei Massen, die müssen sich aber doch gegenseitig irgendwie...

01:21:43 merken die beiden voneinander, woher kommt denn die Energie für diese Wechselwirkung von den beiden Massen, wenn hier am Ende dieses Photon, was da rauskommt, exakt die gleiche Energie hat wie das, und dann heißt es, das Vakuum.

01:21:56 Diese Teilchen haben sich diese Energie beim Vakuum geborgt. Die Vakuumenergie. Ja, das ist die Vakuumenergie. Oh Gott. Tata, tata. Und das kann man alles nachweisen, dass es so ist. Wenn du so eine Reaktion hast, dann kannst du hier praktisch einen Kondensatorplatten angeben und dann kannst du die Teilchen voneinander trennen und kannst diese Wiedervereinigung sogar behindern. Also wir kennen tatsächlich die Physik sogar noch davor. Also wir wissen...

01:22:20 Das ist jetzt keine Teilchenphysik mehr, so wie hier oben, wo wir Atome haben und Elektronen und vielleicht später sogar Moleküle, pipapo. Nein, hier hast du nur noch wabernde Energiefelder. Ja, Werte, oder? Also du hast Werte irgendwo im Raum. Darf man sich das, glaube ich, vorstellen. Und nicht diese Teilchenstruktur, wo alles schön voneinander getrennt ist, alles irgendwie für unsere Intuition Sinn macht. 4. Juli 2012. Sagt dir wahrscheinlich nichts, aber...

Das Higgs-Feld und die Vereinheitlichung der Kräfte

01:22:48

01:22:48 wurde annonciert vom LHC, wir haben das Higgs-Teilchen gefunden. Auf einmal wurde das Higgs-Teilchen gefunden, hatte 126 Gigaelektronenvolt, wo ich damals gedacht habe, das Universum ist mit uns, denn 126 ist 3 mal 42. Und 42 ist die Antwort auf meine, und dann Trinität, aber es hat sich jetzt herausgestellt, es ist ein bisschen leichter, also wieder nur eine reelle Zahl, dumm gelaufen. Aber das Wichtige war, dass damit

01:23:17 tatsächlich nachgewiesen wurde, das Universum ist durchsetzt von einem skalaren Feld, das überall einen bestimmten Vakuumwert hat, nämlich 246,2 Giga-Elektronenvolt, für die, die es genau wissen wollen. Vielleicht wollen Sie es ja nicht, aber ich habe es schon mal gesagt. Während die anderen Felder, die wir kennen, also zum Beispiel Gravitationsfelder, da muss eine Masse da sein.

01:23:37 elektromagnetische Felder, da müssen Ladungen sich bewegen können und so weiter. Aber hier haben wir es mit etwas zu tun, was das gesamte Universum durchsetzt. Und wenn ich mal einen Außerirdischen treffen würde, würde ich ihm zurufen 246,22 gV. Also natürlich so, so ist ja klar.

01:23:55 Und der wird wissen, von was du schreibst. Der weiß sofort Bescheid. Oder ich würde ihn fragen, habt ihr die kosmische Hintergrundstrahlung schon entdeckt? Und dann sagt er natürlich, selbstverständlich. Alle intelligenten Lebewesen im Universum machen Physik. Und wenn sie das tun, dann werden sie auch irgendwann die Hintergrundstrahlung entdecken. X-Teilchen, wo sind wir da? Hier ungefähr. Hier. Das ist der Moment von Peter Hicks. Genau. Ja, diese Konstanten, diese Mathematik als universelle Sprache, dass wir das machen. Ja.

01:24:21 Und das macht jeder so. Jeder, der intelligent ist, der müsste sich eigentlich daran orientieren können. Das finde ich, wenn man eben fragt, warum machen wir das? Ja.

01:24:30 Weil es so grundlegend ist, wenn wir da so gut drankommen. Also an der Stelle zum Beispiel kann man das Menschsein feiern. Menschen können etwas tun, nicht weil es wahrscheinlich ist, sondern weil es möglich ist. Wir erobern Möglichkeitsräume, die außer uns niemand erobern kann. Wahrscheinlich wäre es doch, du beschäftigst dich nicht mit dem Universum. Wieso denn, das ist ein Riesenuniversum, mein Gott, das ist doch viel zu groß. Aber es gibt ein paar von uns, die hören nicht auf. Unsere Neugier, das was uns interessiert ist, was ist denn eigentlich möglich? Kann man da nicht nochmal...

01:25:00 Kann man noch ein bisschen weitergehen? Vielleicht doch, wenn wir uns überlegen, dann passen wir noch weiter und runtergehen. Also wenn du jetzt hier zum Beispiel hier runtergehst, dann kommen wir bei dem an, was man die große, also die vereinigte Feldtheorie nennt, elektroschwache Wechselwirkung. Auch da, Jana, muss man ja mal sagen, ich meine, die elektromagnetische Wechselwirkung ist eine 1 durch R². Also es geht bis ewig weit raus, die Wirkung, die Ladung merken voneinander. Aber die schwache Wechselwirkung, die ist nur auf die Nukleonen beschränkt, also auf die Kernbausteine.

01:25:28 Warum ein Atomkern zerfällt, das entscheidet die schwache Wechselwirkung und die ist, wenn ich, 10 hoch minus 15, 10 hoch minus 18 Meter. Also wie kann es sein, dass wir mathematisch zwei Kräfte vereinigen können, wo das eine unendlich ist und das andere gegen fast Null geht?

01:25:48 Und daran merkst du, dass wir mathematische Verfahren haben, um diesen Irrsinn zu handeln. Und deswegen können wir an Phasen herankommen, für die wir wirklich überhaupt keine Vorstellungskräfte mehr haben. Und wenn man schon elektromagnetische Kraft hat und schwache Kraft, dann ist natürlich die Hoffnung bei 10,27 Kelvin, wir würden mit der starken Kraft, die die Atomkerne zusammenhält, ebenfalls noch einhören. Das wäre dann die große vereinigte Theorie, aber es wäre immer noch nicht die Quantengravitation. Also...

01:26:16 Wie schaut es bei euch aus, lieber Chad, seid ihr noch dabei? Es sind nur noch ein paar Leute da. Ich habe ein kleines Experiment für uns vorbereitet. Das müssen wir, also wenn wir das jetzt erstmal sacken lassen. Also nur, ich wollte nur, nur das wird, also lass mich noch einen abschließen. Ja, mach noch ein Fazit. Das war ja jetzt ein richtiger Ritt. Das war ein ziemlicher Brocken jetzt. Das war jetzt ein Ritt, aber ich habe ja, ich habe auch gedacht, kommen es sind ein paar Leute da, denen kann man auch mal was zumuten. Was ich eigentlich nur sagen wollte ist, es gibt eine ganze Reihe von ganz einfachen Sachen aus der Physik, die...

01:26:44 Alle kennen E gleich mc², dann vielleicht die Sache mit dem Planck, dass die Energie quantisiert ist, zum Beispiel wir nutzen das ja, Photovoltaik und so weiter, ist ja genau dieser quantisierte Effekt. Das heißt, man kann auf ganz einfache Weise diese fundamentale Eigenschaft des Universums...

01:27:00 dass es expandiert nachweisen und das stimmt alles mit dem überein was wir von unseren planeten kennen und das ist natürlich eine irre sache dass wir praktisch von unserem planeten auf eigenschaften des gesamten universums schließen wenn möchte sie noch ein wasser haben ich nehme noch oder jetzt nachdem wir einmal das wasser kann ich mir einmal wasser reichen dankeschön ja genau also nachdem nachdem ihr jetzt massivst durchgehalten habt und hier

01:27:28 dran geblieben seid, Hut ab, wer noch da ist. Das war jetzt tatsächlich nicht so easy. Vielen Dank. Ich habe ein kleines Experiment vorbereitet, Harald, ich weiß, du bist eigentlich Theoretiker.

Experimentelle Demonstration der Hintergrundstrahlung mit einem "Mini-Universum"

01:27:40

01:27:40 Eigentlich ist eigentlich schon die wesen so mit dem experimenten flüster sicher fühlst du es kommt drauf an ich weiß nur dass in meiner nähe fast immer das passiert was bei wolfgang pauli auch immer passiert es geht alles schief wir versuchen das mal gucken wir machen wir machen wir machen wir machen wir basteln uns ein kleines universum ein frühes universum ja so stellen wir hier so oft dann mache ich hier mal so einen kleinen

01:28:08 Das muss hauptsächlich abkär. Jetzt pass auf. Alles, was du tun musst, im Prinzip, ist im richtigen Moment, den Deckel drauf zu machen. Ich sag dir dann, Mann. So, und alles, was ich tun muss, ist hier nicht alles umzuschmeißen. Was für ein Deckel? Wo ist der Deckel? Ne, das ist der Deckel. Ich hab hier so eine kleine Lücke gelassen. Ah, okay, ja. Und wir müssen das dann nur einmal drüber schieben. So, wir machen ein junges Universum. Wir befinden uns 380.000 Jahre nach dem Urknall. Ja. Und das Universum ist natürlich gefüllt mit Fock. Ganz viel Kram. Ja. So.

01:28:37 Jetzt nehmen wir erstmal das ganze ganze studio zu Also junger kosmos wegen der hintergrundstrahlung Da dachte ich mir das muss ja vielleicht noch mal kurz optisch herzeigen Und zwar warum wir immer sagen wir kriegen keine informationen davor

01:29:02 Man muss sich jetzt vorstellen, das Universum ist also noch sehr heiß, es ist noch sehr klein, alle Elektronen sind aufgescheucht, sind von den Protonen getrennt und in diesem Wust, in dieser Suppe, möchte jetzt ein Photon irgendwo hin.

01:29:16 Und Harald, ich darf dir das Photon übergeben, wir dürfen mit diesem Photon niemanden mehr in die Augen oder in Kameras leuchten. Wir leuchten nur von oben drauf. Wo muss ich draufdrücken? Hier? Hier auf den Knopf an der Seite. Auf den Knopf an der Seite, oh Gott. Hier rein. Genau, wir sind zwei Photonen im frühen Universum. So. Und was ihr jetzt hoffentlich sehen solltet, ist, wie sich dieses Licht hier, wenn du das hier ganz draufstellst, dann ist, glaube ich, der Effekt am besten, wie sich das Licht hier einfach komplett verteilt. Man sieht so ein bisschen noch diesen Strahl. Genau.

01:29:44 Aber nicht wirklich gut. Und das war's dann. Und die Photonen kommen nicht weit, weil sie sich... Also wenn du jetzt von außen hier draufguckst, ist fast nichts von dem Stand. Genau. Wenn man hier vorne geht, da sieht die Kamera besser, da sieht man das natürlich. Aber wenn man ein bisschen wegläuft, da ist Sense. Und das ist das junge Universum. Deswegen undurchsichtig. Die Photonen kommen nicht weit. Und jetzt... Und es hat funktioniert. Genau. Vorsicht mit der Kamera, dass sie nichts abkriegt. Wahnsinn.

01:30:14 Nicht seitlich machen, das ist nicht gut. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Also Quantenmechanik in Reinkultur. Und jetzt, pass auf, es kommt das Beste an unserem Experiment. Wir lassen unser Universum jetzt expandieren. Das heißt, ich hebe ab. Dann heben wir ab und dann schauen wir mal, wie sich die Strukturen bilden. Du gestattest? Ja. Und jetzt expandiert unser Kosmos die Materie. Und ich fand...

01:30:39 kleinen störungen sieht man wie sich aber ja die frühen strukturen gebildet haben hier sieht man die ersten galaxien das ist ja stark das ist ja toll und das sieht man ja auch da muss ich noch mal hingehen zu dem das hat auch tatsächlich in den

01:30:57 in den 90er Jahren entdeckt. Also praktisch diese ganzen merkwürdigen Strukturen hat man dann tatsächlich gesehen. In der Hintergrundstrahlung. Das ist also wieder so ein All-Sky-Survey. Und diese Schwankungen, die man hier sieht, die sind 1 zu 1 Million.

01:31:14 Das ist also irre. Das sind ganz, ganz schwache Schwankungen und aus denen ist alles geworden, was geworden ist. Und später haben andere Experimente, soll ich die auch noch zeigen? Welche anderen? Achso, ja. WMED, also komm, dann zeige ich noch das nächste. Thorsten, bleib mal stehen. Achtung, jetzt wird es gleich irre hier.

01:31:34 Moment, das heißt die Auflösung, die Empfindlichkeit ist immer besser geworden, so, dann sieht der Ortskreis, nee, stopp, so. Und das kann man tatsächlich, übrigens wisst ihr an, was ich das erkannt habe? Das ratet ihr nie. Moment, kann man das sehen? Hier, könnt ihr hier das S sehen, hier, S und H.

01:31:56 Wenn man es einmal gesehen hat, wird man es nie wieder verpassen. Da steht praktisch die Abkürzung für Stephen Hawking in der Hintergrundstrahlung schon eingeschrieben. Das ist ein Bild, das das Universum 380.000 Jahre alt war. Das ist das, was wir gerade im Experiment gemacht haben. Und Planck hat dann noch mal besser. Also der Satellit Planck. Ja, also der Max war dann schon nicht mehr da. Und der Satellit Planck hat es noch mehr. Also das heißt, wir haben noch mehr von diesen Schwankungen gesehen.

01:32:24 Und das ist natürlich der Hammer, denn das ist der Grund, weshalb wir da sind. Ohne diese Schwankungen wird es uns gar nicht geben.

Gravitationslinseneffekt und Entstehung von Strukturen im Universum

01:32:31

01:32:31 Überhaupt nicht. Keine Chance. Also ein intelligentes Lebewesen im Universum wird genau dieses Spektrum messen und wird dann feststellen, jawohl, so hat das Universum angefangen, und wird dann aber auch feststellen, dass es ohne dunkle Materie, also Materie, die nicht mit der Strahlung wechselwirkt, nicht geht. Denn diese Schwankungen sind so schwach. Also wenn du am Bodensee stehen würdest und der Bodensee wäre wie ein Spiegel glatt, dann würde man die Schwankungen, die wir hier sehen, nicht mit bloßem Auge erkennen können.

01:33:02 Ist das nicht irre? Also, sogar mir nickt. Okay, ja. Ich meine, das ist einfach unglaublich. Und daraus, aus diesen Schwankungen, da sind die Galaxien entstanden. Also das heißt, in diese Verdichtungen, die dann eben eine stärkere Schwerkraft haben, ist das Material praktisch reingerutscht, wie, als wenn du so eine alte Straße hast, mit allen möglichen Kuhlen und so weiter, das zwängt an zu regnen, das Wasser sammelt sich sofort im Pfützen.

01:33:31 Das ist der Ursprung der Strukturen in unserem Universum. Aber dass es überhaupt zu diesen Schwankungen am Anfang gekommen ist, weil das Universum so heiß war, da ist ja eine wahnsinnige Strahlung da drin, da konnte es niemals zu Verdichtungen von normaler Materie kommen. Dafür müsste es dunkle Materie geben. Und nach dieser dunklen Materie, da...

01:33:50 Das ist das perfekte Stichwort Harald. Ist das nicht irre? Wir sind im Flow, es kann gar nicht besser werden. Wir schauen noch mal kurz in Richtung Chat, ob die alle gematert sind. Ich muss ja noch mal sagen, ich weiß ja nicht was Twitch ist, aber es macht einen riesen Spaß. Es macht Spaß, oder? Wir haben so viel Zeit. Also wir kriegen erstmal ganz viel Liebe, das freut mich. Liebe euch einfach. Schaut zum Einschlafen immer Terra X, Lession Co oder Space Time. Einfach nur klasse gemacht alles.

01:34:18 Ja, das mit dem Nebel war glaube ich kam gerade, das war schön. Hier das Universum, was ich ausbreite. Das war cool, das habe ich noch nie gesehen vorher als Experiment. Super, sag. Genau. Ja, bevor wir gleich in die Doku einsteigen. Ah, ganz wichtige Sache hätte ich fast vergessen. Ich habe nämlich die kleine Aufgabe für den Chat. Ja. Und zwar.

Interaktive Aufgabe: Nachweis von unsichtbarer Materie

01:34:35

01:34:35 Wir haben ja gerade schon angesprochen, dunkle Materie, mehr möchte ich gar nicht vorher sagen. Es geht ein bisschen drum, in der Doku wird es gleich darum gehen, dass wir versuchen, die Physik versucht seit sehr langer Zeit etwas zu finden, was sich schlicht weigert, gefunden zu werden. Und wie findet man also etwas, was nicht so richtig sichtbar ist? Und ich habe eigentlich, ist es eine ganz simple Aufgabe, ich habe hier zwei Gläschen.

01:34:59 In einem ist Wasser drin, in einem nicht. Sieht man eigentlich sofort. Hier auch für den Chat einmal zum Gucken. Wir haben hier vorne...

01:35:08 paar würfel und wasser und hier hinten aus dem wir schon erwähnt haben der mann der hinter dieser kamera steht ist der ludger das ist der ludger der macht das natürlich hervorragend genau und eure aufgabe lieber chat ist es jetzt mir zu sagen oder uns zu sagen wie ihr beweisen würde dass in diesem glas wasser ist und in diesem nicht einzige regel ihr dürft die gläschen weder

01:35:31 anfassen noch wiegen sondern ihr müsst andere methoden finden diese dieses unsichtbare wasser also bisschen schütteln gilt auch nicht mehr dürft jetzt nicht sagen na gut da sieht man oben der oberfläche das ist nicht erlaubt ihr müsst ein paar methoden euch ausdenken wie man das beweisen könnte. Ludger du Maschine. Der Ludger macht die Kamera hervorragend. Prima. Die dritte Kamera darf ich nicht vergessen dahinter steht Jana. Genau die zweite Jana. Ganz großartig.

01:36:00 Also, eure Aufgabe ist es rauszufinden, wie das geht. Licht brechen. Licht brechen, da geht's schon mal los, genau, gar nicht schlecht. Garni, berni, super, super. Wir sammeln eure Spektroskopie, sagt hier schon jemand, sehr, sehr gut. Ihr seid viel schöner als das Dachsatz, ihr habt schon, ne? Ihr seid schon gut. Licht, Licht, Licht. Das sind lauter so Geistesriegel. Das ist ein Hammer. Super, super, super. Wahnsinn. Brauchen wir gar nicht mehr.

01:36:25 Also der Punkt ist, ich wollte jetzt erst durch die Doku laufen lassen, weil ich dachte, bis die da drauf kommen, das dauert. Genau, der Punkt ist nämlich folgender, was der ganze Deal an der Sache ist. Ja klar, man sieht diese Würfelchen, die sind hier natürlich größer als hier drin. Also wir haben einen Verzerrungseffekt, was wir ja mit der dunklen Materie auch haben, Gravitationslüsseffekt, das kann man sehen. Was die dunkle Materie nicht tut. Und das ist das große Problem, sie reagiert nicht auf elektromagnetische Strahlung. Eure Spektroskopie-Idee ist hervorragend für Wasser.

01:36:52 Du kannst also schauen, wenn ich hier Licht durchschicke, Wasser absorbiert gewisse Wellenlängen, dann weiß ich ganz genau, das ist Wasser und keine Luft. Tut das nicht und das ist unser großes Problem. Ihr seid Wahnsinn, ist unglaublich, die waren so schnell.

01:37:08 Licht ist, die Brechung ist genau, alles, alles wichtig. Genau, die Brechung von dem Wasser ist natürlich ein bisschen anders als der Gravitationslenseneffekt, muss man jetzt sagen, aber es ist im Prinzip eine ähnliche Idee. Ich habe eine Idee für den nächsten Twitch, dann machen wir nicht mehr so einfache, das sind ja deutschlander Bücher. Wir werden uns Textaufgaben aus deutschen Mathebüchern rausholen. Aus russischen Mathebüchern, gar nichts mehr richtiger. So diese alten, die Erde. Genau, die holen wir raus. Und dann, da bin ich mal sehr gespannt, ja. Genau, da versagt auch die KI, da ist nämlich Feierabend.

01:37:37 genau das index ehrlich okay das heißt die wissen ich schon alle bescheid wir gucken mal in die doku reinheit dafür müssen wir die kopfhörer aufsatz soja also das war übrigens so stichworten was suchen ich war ach so aber das wird man ja gleich sehen ich war in italien und zwar bei menschen die wirklich

01:37:58 Alles auf eine Karte setzen. Das fand ich unglaublich. Unglaublich beeindruckende Kolleginnen und Kollegen. Die sind motiviert, ne? Ja. Sagen wir, es ist eine der längsten ergebnislosen Suchen der Geschichte der Physik. Nicht spoilern schon. Okay, also wir schauen zu. Wir gucken. Genau. Sag mir gleich, wenn du nichts hörst, ist es schlecht. Wenn ich nichts höre, dann lass mal laufen. Also ich höre was. Sehr gut. Da läuft ein Mann über eine... Das war auch so irre, das zu drehen. Vor knapp 14 Milliarden Jahren.

01:38:30 Das ist so schön. Guck mal, da kommt dann die Drohne da hoch und es war einfach zu und zu schön. Der Tag war so wundervoll. An Exist. Es war so kalt und da war es so schön. Ja, extra für dich. Es gibt das alles noch nicht. Es gab keine Menschen, keine Tiere, keine Pflanzen. Es gab auch keine Steine, denn die Erde war noch nicht entstanden. Noch nicht einmal das Universum war entstanden. Wir beginnen ganz am Anfang.

01:39:00 Wir haben nicht funktioniert, wir haben den Big Bang.

01:39:13 Bist du eigentlich Big Bang Theory? Ist das der Begriff, die Serie? Ich weiß nicht, ich bin jetzt, seit wann gibt es Big Bang Theory? Ich habe es noch nie gesehen. Ich werde immer wieder angesprochen darauf, seid ihr wirklich so? Ich sage, ja wahrscheinlich, ich habe keine Ahnung, worum es da geht. Hast du die Sendung schon mal, guckst du deine eigenen Sendungen an? Ja. Ja, ja. Sehr gut. Ja, ja. Und die finde ich ganz besonderlich, ich finde sie alle ziemlich gut. Obwohl der Big Bang Theory vieles erklärt, bleiben entscheidende Fragen offen. So zum Beispiel...

Galileo Galilei und der Beginn der modernen Astronomie

01:39:41

01:39:41 was das Universum zusammenhält. Denn obwohl das Universum sich immer weiter ausbreitet, bleibt die Struktur der einzelnen Galaxien kompakt. Wie eine Art unsichtbares Gerüst, das sie stabilisiert. Doch woraus besteht dieses Gerüst?

01:39:58 Forscherinnen und Forscher vermuten eine Form von dunkler Materie, die so ganz anders ist als die, die wir kennen. Nachgewiesen hat sie noch niemand. Man weiß nicht mal genau, aus welchen Teilchen sie besteht. Aber es wird daran geforscht. Die größten Erfolgschancen vermutet man im Fels der Abruzzen, in 1400 Meter Tiefe, mitten in Italien. Ein Traum, ein Traum, da hinzukommen.

01:40:27 liegt eine der größten Forschungsanlagen der Welt. Hier versucht man die dunkle Materie aufzuspüren und so einen der Urbausteine des Universums zu finden. Wenn der Forschung hier eine Entdeckung gelänge, könnte man ein ganz neues Kapitel aufschlagen über den Anfang von allem.

01:41:07 Es war so heiß, es war so unglaublich heiß. Was hattet ihr wie viel Tempo? Also wir waren glaube ich deutlich über 30 Grad, es war so wirklich brutal heiß. Also wir kamen aus diesem kalten Abruzzen, da war es und dann kamen wir nach Rom und haben dann... Und da wirst du gekocht, ne? Und dann sind wir, genau, oben am Gianicolo sind wir da und schauen über die Stadt.

01:41:27 Um 1609 war es der berühmte Naturforscher Galileo Galilei, der als erster mit einem Teleskop in den Himmel schaute. Sein Teleskop hatte eine Auflösung, die dem dieses kleinen Teleskops von heute ähnete. Doch dieses damals völlig neuartige Hilfsmittel ließ ihn Erstaunliches entdecken.

01:41:48 Galilei hat den Mond im Visier. Mit Hilfe des Teleskops kann er das erste Mal Strukturen auf dem Erdtrabanten entdecken. Und was er sieht, zeichnet er. Und es ist erstaunlich, wie nah er damit bereits an die modernen Bilder vom Mond heranreicht. Galileis Beobachtungen stimmen allerdings nicht mit dem damals bestehenden Weltbild überein, das die Kirche seit vielen Jahrhunderten über Himmel und Erde prägte und predigte.

01:42:17 In einem Gemälde von Raphael ist dieses Weltbild künstlerisch verarbeitet. Auf der Erde unterliegt alles dem zeitlichen Verfall, alles ist vergänglich. Im Himmel dagegen herrschen andere Gesetze. In dieser Welt ist alles perfekt und ewig. Entsprechend laufen auch die Planeten und der Mond in perfekten runden Bahnen um die Erde, die nach den damaligen Vorstellungen im Zentrum stehen.

01:42:48 1611 reist Galileo Galilei nach Rom. Dort will er seine neuen Beobachtungen bekannt machen.

01:43:02 In Orten wie von diesem Hügel, dem Jean Nicolaus, demonstriert der damals bereits anerkannte Gelehrte, welche neuen Einblicke in den Himmel sein Teleskop ermöglicht. Er trifft Adlige, er trifft Kirchenvertreter, die offen sind für die neuen Himmelsbeobachtungen. Das finde ich aber, diese Geschichte wird so nicht oft so erzählt, dass du sagst, dass die offen waren dafür, auch die Kirche, die mit diesem Weltbild ja eigentlich nichts anfangen konnte.

01:43:26 Aber nur diejenigen, denen es hauptsächlich um die Macht ging. Also diejenigen, die sich mit Schöpfung in einem theologischen Sinne beschäftigt haben, für die ist der historische Charakter eigentlich ja schon in der Bibel angelegt. Und das werden wir ja nachher auch noch sehen, wie Pius XII., der Papst Mitte des 20. Jahrhunderts, diese Ideen vom Urknall praktisch fast schon als eine Bestätigung... Fanden die genial, ne? Fanden die super. Jawohl, es wird historisch.

01:43:52 Man muss nur nochmal sich vergegenwärtigen, es gibt eine ganze Reihe von Naturwissenschaften, die arbeiten im Labor und solange sie im Labor sind, dann können wir Gesetze identifizieren und so weiter. Und das ist praktisch diese Reproduzierbarkeit von Ergebnissen, exakt genau unter den Bedingungen. Und jetzt auf einmal wird das gesamte Universum zu einem historischen Objekt. Das heißt, wenn du jetzt Physik anwenden willst, dann musst du aus dem Labor raus, musst in die Natur reingehen und...

01:44:20 die ist irreversibel. Da gibt es einen Ablauf, der sich nicht wiederholt. Wir können die Zeit nicht zurückdrehen. Es gibt diesen Zeitpfeil der Expansion und in der gleichen Zeit beginnt man auf der Welt dann festzustellen, die Erde hat eine Geschichte.

01:44:34 Das Leben hat eine Geschichte, also alles wird geschichtlich. Alles wird zu einem Prozess. Das ist neu, also das ist diese Ewigkeit aufzubringen. Du kannst dir jederzeit Leertaste drücken, dann stoppt das. Und die staunen über die faszinierenden Einzelheiten, die sich ihnen so offenbaren. Auf Zeichnungen von Galilee erkennt man Mondphasen und deutliche Schattenwürfe von Bergen, Tälern und Gratern.

01:45:02 Der Mond ist keine perfekte Kugel, sondern ein Himmelskörper mit rauer, abgenutzter Oberfläche. Dabei sollte im Himmel doch alles makellos sein. Wie man heute nicht vermuten würde, waren die Kirchenvertreter aufgeschlossen und von Galiles Beobachtungen sogar begeistert. Weitere Entdeckungen führen schließlich aber zum Konflikt. Galilei beobachtet, dass die Venus mal voll und mal als schmales Sichel erscheint.

01:45:30 Sie hat Phasen, wird also unterschiedlich von der Sonne beschienen. Das lässt sich nur erklären, wenn die Venus und die anderen Planeten statt um die Erde um die Sonne kreisen. Ein Unding für die konservative Kirche. Galileo Galilees Forschungen geraten daraufhin in ihren Fokus. Nach ihrer Lehre muss die Erde im Mittelpunkt stehen. Die Sonne im Zentrum zu verorten, gleicht einer Gotteslästerung.

01:45:58 Galileo Galilei wird 1633 vor Gericht gebracht. Das muss man natürlich wirklich, mal abgesehen davon, das ist ja historisch alles schon längst bekannt, das ist schon erstaunlich, dass es hier eine Institution gibt, die sich in Dinge einmischt, wo sie eigentlich überhaupt nichts anzubieten hat. Man kann in der Bibel gucken, wo man will, da ist weder was von kosmischer Hintergrundstrahlung die Rede, noch von irgendwie... Dem Mond, dass der Krater hat. Das ist doch völlig unerhebbar. Warum auch? Genau. In allen heiligen Büchern geht es um...

01:46:31 existenzielle Erfahrungen. Aber es geht nicht darum, jetzt Himmelsbeobachtungen genau zu beschreiben, weder im Hinduismus, glaube ich, noch im Buddhismus, im Shintoismus, im Islam, nirgendwo wird hier ausgerechnet die christliche Konfession, in dem Fall die katholische Kirche, macht solche Aussagen. Und du merkst daran, ich will das jetzt nicht zu weit ausmachen, aber ich finde es interessant, die haben halt den Riesenfehler gemacht, dass sie sehr früh sich mit dem...

01:46:55 aristotelischen Weltbild sozusagen zusammengetan. Thomas von Aquin und so weiter, weil sie wollten unbedingt, als das Christentum entstand, war ganz wichtig, dass der Glaube und die Vernunft zusammenkommen und die Vernunft, das hat was mit Philosophie zu tun, Aristoteles. Und wie sah Aristoteles die Welt da oben? Alles perfekt. Genau das, was wir gesehen haben. Also perfekt, perfekte Bahnen, perfekte Körper und so weiter. Und jede Art von, alles was irgendwie unperfekt war, ging nicht. Das heißt, die Theologie...

01:47:23 hat deswegen ein Problem gehabt, weil sie sich mit einer Philosophie zusammengetan hat, die wiederum behauptet hat, sie könne erklären, wie die Welt aufgebaut ist. Also haben sie am Anfang nur sich auf das falsche Team konzentriert sozusagen. Sie hätten einfach sich daran halten sollen, sich über existenzielle Erfahrungen beim Menschen zu halten. Und diese empirischen Geschichten der Empirie, also den Erfahrungswissenschaften, wobei ja Theologie sehr wohl eine Wissenschaft ist von den religiösen Erfahrungen, aber die Naturschenschaften sind eben die Wissenschaften von den Erfahrungen, die man mit der Natur macht.

01:47:52 Und die können ja alle an einem Tisch sitzen, da habe ich gar nichts dagegen. Aber bitte nicht so tun, als könnte man jetzt eben so das eine über das andere entscheiden lassen.

01:47:59 Der Chat schreibt so etwas, wäre heute unvorstellbar, dass jemand deswegen vor Gericht kommt. Es ist halt ein sehr etablierter Glaube, der da aufgebrochen wurde. Und übrigens 1600 wurde ja Giordano Bruno verbrannt und der hatte dieses unglaubliche Argument gebracht, warum soll man denn Gott nur auf einen Planeten konzentrieren? Der kann doch viele gemacht haben. Und das war eine Katastrophe. Dann ist die Erde eben kein besonderer Platz mehr. Und wenn du jetzt an die Hintergrundstrahlung zurückdenkst, homogen und isotrop.

01:48:28 Das würde bedeuten, unser Platz ist auch kein besonderer. Wir sind ich an der besonderen Stelle. Alle Wesen im Universum würden das Gleiche sehen. Das ist doch perfekte Emanzipation. Also wenn ein Gott eine Universum gemacht hat, dann hat er es genau so gemacht. Sagst du. Na ja, klar. Sagt die katholische Kirche, das weiß ich aber nicht. Es wird gefährlich für ihn, denn vor ihm sind schon andere Gelehrte in Rom auf dem Scheiterhaufen. Genau, das kommt ja jetzt.

01:48:57 Galilei wird angeklagt. In dieser Kirche wird das Urteil verkündet. Das Inquisitionsgericht wirft ihm vor, dass er seine Vorstellungen und Beobachtungen nicht als Teil einer hypothetischen Theorie sieht. Stattdessen besteht Galilei darauf, dass seine Aussagen über das, was am Himmel passiert, keine hypothetischen Aussagen sind, sondern überprüfbare Wissenschaft. Letztlich widerruft er einen Teil seiner Thesen, um dem Scheiterhaufen zu entgehen.

01:49:26 Und man verurteilt ihn nur zum Hausarrest, allerdings bis zu seinem Lebensende. Das ist ein schönes Haus in der Cedrio, in Florenz. Galilee schwört dem Weltbild von der Sonne im Mittelpunkt ab. Doch seine Erkenntnis, dass die Himmelskörper nicht perfekt und unveränderlich sind, bleibt bestehen. Und das wird für die Kirche zum Problem.

01:49:48 Im Himmel und auf Erden gelten die gleichen Gesetze und damit verliert die Kirche zunehmend ihre Hoheit über den Himmel. Die Konsequenz? Die Interpretationen über die Abläufe im Universum stehen jetzt von nun an allen offen.

01:50:04 Du verlierst diese Deutungswahl. Das hat jemand vorhin auch geschrieben. Dieses Problem, wenn das angegriffen wird, dass du die Interpretation liefern darfst. Und Kirche ist ja ein Machtzentrum damals. Das geht ja weit über irgendwelche Seelensorge hinaus. Man darf einfach aber auch nicht vergessen, und Wittgenstein hat das so wunderbar formuliert, selbst wenn alle Fragen der Naturwissenschaften beantwortet wurden, ist nicht eine einzige existenzielle Frage...

01:50:27 meines Lebens davon betroffen. Wie ich lebe, entscheiden nicht die Messwerte, sondern die Werte, die in mir drin sind, die ich in meiner Sozialisation durch meine Eltern, durch mein Elternhaus und so weiter mitgekriegt habe.

01:50:38 bin ich jemand, der eher großzügig mit sich und auch mit den anderen ist oder was auch immer. Also diese Verantwortung auch zu spüren für den anderen, gerade dann, wenn es ihm nicht gut geht oder überhaupt auch für den Planeten, wenn man so will. Das sind ja alles so innere Werte, die überhaupt nichts mit den äußeren Werten zu tun haben. Nur die Naturwissenschaften können uns sagen, was definitiv der Fall ist und zwar unabhängig von unseren Hoffnungen, Visionen, Träumen und so weiter. Das ist, glaube ich, ganz wichtig. Und damit, das ist gar keine...

01:51:08 Das ist gar nicht areligiös, sondern religio heißt ja Rückbindung an etwas, woher wir kommen. Das ist Religion, das kommt ja aus dem Lateinischen. Und dieses religio zu spüren, könnte, glaube ich, heute der Welt besser tun, als immer nur zu sagen, me, myself and I. Ich glaube, es ist ja auch kein großes Geheimnis, dass du kein komplett überzeugter Atheist bist, in irgendeiner Form. Wenn man es mal so formulieren darf. Unaufhaltsam schreitet die Erforschung des Universums in den folgenden Jahrhunderten voran.

Urknalltheorie und ihre Bestätigungen

01:51:42

01:51:42 In den 1920er Jahren gemöglichen neue Teleskope bahnbrechende Entdeckungen. Es gibt nicht nur die Milchstraße, unsere Galaxie, sondern es muss viele Galaxien geben. Zudem zeichnet sich ab, dass das Universum sich ausdehnt. Es lässt sich gut mit Hilfe eines Luftballons veranschaulichen.

01:52:02 Der Luftballon ist das Universum, die Wartebeustelle raus sind die Galaxien. Wenn ich jetzt Luft in den Ballon blase, dann wird der Ballon expandieren, der Abstand zwischen den Galaxien wird immer größer und größer. Es sind halt Bilder, die sich dann auch bestätigen und bieten sich an, wenn man einmal eine gute Erklärung gefunden hat. Und genau das beobachten wir auch. Das wäre dann...

01:52:25 die Expansion des Universums. Ja, wenn wir jetzt in die andere Richtung denken, wenn das Universum expandiert, dann war es ja gestern kleiner. Wir gehen in der Zeit zurück und das Universum wird wieder kleiner und kleiner und kleiner. Bis es an den Anfang kommt, den Urkern.

01:52:41 Der belgische Priester und Astrophysiker Georges Lemaitre kam aufgrund von solchen Überlegungen zum Schluss, dass das Universum in einem kleinsten Punkt sein Anfang war. Der hat in meinen Augen immer mal was zu tun. Lemaitre präsentierte in den späten 1920er Jahren die These, dass es ein Uratom gegeben haben müsse, aus dem alles entstanden ist. Nach größeren Diskussionen...

01:53:05 Hier sagt jemand, nach dem Luftballonmodell müsste das Universum aber auch irgendwann platzen. Ja, ja, ja, ja. Wie das so ist, jeder Vergleich geht so lange zum Brunnen, bis er bricht. Bis er leider, also, das ist vielleicht, genau, müsste der nächste Stream sein, das Ende des Universums im Gegensatz zum Anfang. Genau, aber also, irgendwann ist das Luftballonmodell natürlich dann auch bedient. Ja, klar.

01:53:32 weit entfernten, sich entfernten Galaxien, die seine These so weit stützten, dass die Urknalltheorie geboren war.

01:53:44 über diesen Platz zu gehen, Petersplatz und immer wieder ein großes Kino. Wahnsinn. Es war also ein Priester, der als erster eine Erklärung dafür hatte, wie alles im Universum entstanden sein könnte. Nach den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen kann man sich den Urknall des Universums bildlich so vorstellen. Das Universum begann in einem unglaublichen...

01:54:07 kleinen, unfassbar dichten Punkt und bereits eine Millionstel Sekunde später hatte das Universum sich bis auf die Größe des Sonnensystems ausgebreitet. Das Universum expandiert, kühlt sich dabei ab. Die Strahlung ist ganz eng im Kontakt mit allen Teilchen, die entstehen. Bereits nach drei Minuten sind die ersten Atomkerne entstanden. Wasserstoff und Helium. Und nach 380.000 Jahren hat sich das Universum so weit abgekühlt,

01:54:32 dass die Atomkerne die Elektronen einfangen. Und von nun an bilden sich Gaswolken. In den immer dichter werdenden Gaswolken bilden sich Sterne. Und diese Gaswolken mit Sternen, kleine Galaxien, verschmelzen zu großen Galaxien. Und die Galaxien formen immer größere und größere Galaxienhaufen. Und am Ende steht die großräumige Struktur des Kosmos so, wie wir sie heute beobachten. Junge, Junge, das war in einem Rutsch durchmoderiert.

01:55:00 Ein Take, ein Take runter, Harald. Ja, ja, das kann ich, da kannst du mich nachts wecken. Da siehst du den nochmal. Ja, ja, das ist kein Problem mehr. Sehr gut. Der Vatikan betreibt selbst schon seit mehr als 400 Jahren Sternbeobachtung der Kau. Ab Mitte der 1930er Jahre öffnet man sich mehr und mehr der Wissenschaft. Der Vatikan gründet sogar eine eigene Akademie der Wissenschaft.

01:55:30 Dank der immer größer werdenden Akzeptanz der Urknallhypothese in der größeren wissenschaftlichen Gemeinde wurde die Kosmologie auf einmal auch für den Vatikan interessant. Denn ein heißer, dichter Anfang, das klingt doch nach, es werde Licht. Und in der Tat, 1901... Da war der Kameraturn, hast du es gesehen? Ja, wunderbar. Das kann ich, ja, ja, ja.

01:55:55 Ja genau, perfekt. Aber gut durchmoderiert. Ja, das kann ich. Hier schreibt jemand, mein Gehirn kommt mit, aber mein Glaube nicht.

01:56:04 Am Urknall. Ja, aber der Glaube hat ja mit dem Urknall auch erstmal gar nichts zu tun. Also Gott hat zu mir gesagt, mach dir mal keine Gedanken, das Universum ist schon schön geworden. Hab's gut gemacht. Ja, ich glaube, das sollte man auch gar nicht von sich verlangen. Das, was wir hier machen können, ist eigentlich immer nur gucken, dass man Leute zum Mitdenken, vielleicht mal zum Nachdenken bringt. Meine Güte, die Welt ist ja so toll, vielleicht mache ich morgen was anderes. Weil...

01:56:33 Weil es einfach so toll ist. Weil es so schön ist. In und 50 spricht Papst Pius XII. öffentlich darüber, dass die moderne Astrophysik den christlichen Schöpfungsglauben bestätigt hat. Das ist ein Wahnsinn, ne? Das ist auch eine wilde Aussage. Das ist PR. Der Papst sieht, oh Mann, das nehme ich. Bis jetzt haben wir immer nur mit den natursunthaften Problemen gehabt.

01:56:56 Zack, den nehme ich. Da hat er mit keinem Astrophysiker drüber gesprochen. Vor allem nicht mit George. George LeMet drüber abzuholen. Oh Gott, katastrophal. Aber das werden wir jetzt gleich sehen. Also Castel Gandolfo und da ist die Sternwarte des Vatikans. Es ist zum Niederknien schön da. Und das wäre natürlich wunderbar gewesen. Papst Leo wäre noch da gewesen. Und der ist ja auch Mathematiker von außen aus. Mit dem wäre das natürlich nochmal nett. Der ist Mathematiker. Ja, ja. Und 25 Kilometer von Rom entfernt.

01:57:23 liegt der Sommersitz des Papstes. Hier in Castel Gandolfo hat auch die Vatikanische Sternwarte ihren Hauptsitz. Vater Richard de Sousa, ein promovierter Astrophysiker, ist aktuell ihr Direktor.

01:57:37 Richard hat am Max-Bahn-Situation der Astrosisik seine Doktorarbeit gemacht. Ja? Ja, in Galaxien entwicklert. Ich wusste gar nicht, dass der Vatikan eine Sternwarte hat. Ja, hör mal, dafür sind wir da. Das wir ganz, ganz schlauen Leuten immer noch mal was Neues beibringen. Ein kleines bisschen was beibringen. Anerkannte Mitglieder der Internationalen Astronomischen Forschergemeinschaft. Im Fokus unter anderem die Urknalltheorie.

01:58:05 Es gab einen Moment in der Wissenschaftsgeschichte, bei dem Pius XII. mehr über Kosmologie gesagt hat, als man von einem Papst erwarten würde. Pius XII. war begeistert von Pater Georges Lemaitres Urknalltheorie und der breiten Anerkennung.

01:58:28 Der Papst wollte in einer Rede herausstellen, dass die kosmologischen Erkenntnisse deutlich auf die Existenz Gottes hinweisen. In diesem Punkt ist der Papst vielleicht etwas zu weit gegangen. Ist es nicht ehrlich? Weißt du, dass er das zugibt? Vielleicht hat er es ein bisschen über die Ziele hinausgeschossen. Der Witter ist so wundervoll höflich.

01:58:50 Ach, das war herrlich. Aber du musst ja schon auch eine Balance finden zwischen Pater sein, zwischen hier offensichtlich sehr katholisch sein und Astrophysiker sein. Also ich meine, das ist nicht einfach. Finde ich aber ganz überzeugend. Das ist ja der Jesuitenorden, der diese Sternwarte betreibt. Und das sind immer alles Männer, die natürlich ein Studium, also häufig ein Naturwissenschaftliches Studium haben.

01:59:17 Ich finde das wild, weil ich muss echt sagen, ich würde mich, glaube ich, wehrtun, das parallel zu machen. Da musst du auf Widersprüche stoßen, nehme ich an. Das ist ja okay, das ist ja völlig in Ordnung. Also ich meine, Widersprüche tauchen in der einen wie in der anderen Variante auf. Wir sind, meinem Dafürhalten sind wir ausgerüstet mit etwas, was wir gar nicht richtig begreifen, wie sehr wir die Welt verstehen können.

01:59:44 trennt uns deutlich von vielen anderen Kreaturen auf unserem Planeten. Natürlich sind wir ein Teil der biologischen Evolution, das ist keine Frage. Aber wir haben eine Fähigkeit, über das, was da ist, hinauszugehen. Unsere Vorstellungskraft, unsere Neugier, unsere Motivation, alles das, was wir an Visionen haben, das setzt uns schon, glaube ich, in eine ganz besondere Position, auch in die Verantwortung, eben dafür zu sorgen, dass diese Schöpfung, wie ich das ausdrücken würde, eben nicht kaputt geht, sondern dass sie bleibt.

02:00:11 Und das finde ich schon eine ganz enorme Eigenschaft, die dich genau in dieses Problem bringt, nämlich, ja was denn jetzt? Wissen oder Glauben? Was denn jetzt? Und das Wichtige ist, dass keine der Seiten sozusagen diktatorisch wirken darf. Das kann nicht sein, dass dir der Glauben vorschreibt, was du wissen kannst. Und bei dem, was du weißt, kann es dann auch nicht so sein, dass du trotzdem auf deinen Glauben verzichtest. Weil du ganz genau weißt, es gibt Teile in der Welt, die kann ich gar nicht wissen, da muss ich sogar meinen Glauben.

02:00:40 Muss ich glauben. Und was passiert, wenn du nicht glaubst? Ja, dann wirst du unsicher, weil du ganz genau weißt, die Welt ist größer als das, was du erfahren kannst. Die Zeiten sind länger als die, die du lebst. Du wirst immer irgendeinen Bereich in deinem Leben haben, wo du etwas tun musst, das wir im zwischenmenschlichen Bereich mit Vertrauen bezeichnen. Du vertraust denjenigen, mit denen du zusammenlebst und dieses Vertrauen, das kann man eben auf die ganze Natur ausweiten und manche nennen es Gott vertrauen.

02:01:10 Aber nach Beratungen mit Pater Georges Lemaitre nahm er seine These ein wenig zurück. Er würdigte aber weiterhin die großen Fortschritte der Astronomen und Kosmologen beim Verständnis der Welt. Aber vom Standpunkt des Papstes aus gesehen war es doch eine große Chance.

02:01:38 Die Frage nach der Existenz Gottes kann von der Wissenschaft nicht beantwortet werden. Aber worum es der Kirche eigentlich geht, hat Pius XII. damals sehr gut auf den Punkt gebracht.

02:01:57 Mit seiner Ansprache zu George Demetres Arbeit konnte er zeigen, dass Glaube und Wissenschaft Hand in Hand gehen können und dass sie keine natürlichen Feinde sind. Dass man zugleich ein gläubiger Mensch und ein sehr guter Wissenschaftler sein kann.

02:02:18 Menschen sind von Astronomie fasziniert. Die Kirche versteht auf ihre Weise sehr gut, worum es dabei geht. Die Faszination für das Unendliche, für Gott und das menschliche Streben, den Platz im Universum und im Unendlichen zu finden. Wie bringen Sie diese beiden Seiten des Menschseins zusammen? Die wissenschaftliche Seite und den religiösen Glauben.

02:02:47 Für mich sind es beides grundlegende Seiten der menschlichen Existenz. Das lässt sich besonders gut anhand des berühmten Gemäldes von Michelangelo in der Sixtinischen Kapelle veranschaulichen. Viele erkennen darin vor allem Gott, der Adamerschaft. Ich sehe darin vielmehr Adam, der seine Hand nach Gott, nach dem Unendlichen ausstreckt.

02:03:16 Und das ist das Wesen der Wissenschaft. Wenn schon alles bewiesen wäre, gäbe es nie die nächste Revolution. Es macht den Menschen aus, seiner Wirklichkeit immer weiter verstehen zu wollen. Vielen Dank. Ey, was für ein Typ, oder? Ja, das war klasse. Das war ein riesen Vergnügen. Also damit kann auch ich... Und ich habe wirklich mit der, muss man nicht sagen, mit der katholischen Kirche gerade so wenig am Hut. Aber das ist toll. Das ist, also ich meine...

02:03:43 Hier geht es gar nicht um eine besondere Konfession. Es geht eigentlich darum, wie stehst du als Mensch in deinem Leben. Bist du irgendwoher gekommen, du wirst irgendwo hingehen, das wissen wir alle nicht. Aber es geht dann auch wirklich um ganz praktisch, wie lebe ich denn, nach welchen Kriterien lebe ich denn. Und eine ganz wichtige Orientierung, zumindest für mich, ist eben tatsächlich dieser christliche Weltblick. Der hat mich auf jeden Fall immer sehr beeinflusst.

02:04:10 Ohne dass ich jetzt irgendwie, sagen wir mal, ich wollte keine Karriere machen da. Du wolltest nicht Kriegster werden. Für mich ist es, also für diejenigen, die uns immer noch zugucken, was ich so schätze, ist so ein Bild wie das von Hans-Dieter Hüsch über den lieben Gott mal geschrieben hat. Nämlich bei ihm war Gott ein älterer Herr, der mit einem Herrenfahrrad auf dem Weg nach Dienstlagen war, weil er hatte frei und er wollte seiner Schwester in der Wäscherei helfen.

02:04:38 Und dabei lernt er den lieben Gott kennen, der Hüsch, und der liebe Gott lädt ihn ein in den Himmel. Und ich kann nur allen raten, guckt euch das mal an, das ist einfach eine sehr persönliche, eine sehr personelle Gottesvorstellung. Und damit kann ich auf jeden Fall viel mehr anfangen, als in so einer Art von kosmischer Energie irgendwo zwischen den Lichtjahren. Das ist nicht mein Ding, sondern ich denke immer, gerade auch im Hinblick auf die unmittelbaren Freunde und Verwandten natürlich und so weiter, wenn alle gesund sind.

02:05:05 Das ist eine unverfügbare, nicht verfügbare Eigenschaft. Und toi toi toi, wenn es allen gut geht, dann ist es mir gerade recht.

02:05:13 Also, wir, wenn du gerade gesagt hast, wer noch dabei ist, ihr seid noch richtig viel. Wir sind 1400 noch bei Twitch, 1000 sind auf YouTube noch unterwegs. Wahnsinn. Wir haben eine kurze Zwischenfrage von jemandem, der sagt, ich muss gleich los. Das dauert ja auch schon hier lange. Wird das Livestream später noch hochgeladen. Ja, wir lassen den auf Twitch und auf TerraX-Sash & Co. Bei YouTube ist der auch. Also ihr könnt ihn auch im Nachhinein natürlich angucken. Aber wer kann, der muss natürlich jetzt dranbleiben, weil...

02:05:40 Live is live. Jetzt wird's spannend. Jetzt kommt ganz großartige Kolleginnen und Kollegen am Grand Sasso. Wahnsinn. Und am besten YouTube gleich abonnieren. Das sagen wir dir auch mal, dass du das sagen musst. Das kannst du ganz anders. YouTube abonnieren. Besser nicht. Wo muss ich hingucken? Da oder da oder wo? Wenn die das jetzt einblenden können. Schau mal, hier. Ach hier. YouTube abonnieren ist hier. Also hier. Bitte hier. So, jetzt machen wir weiter.

02:06:09 Ach, das muss ich stehen. Dann sagst du auch. Die Vorstellung vom Urknall ist die aktuell gängige Theorie über die Entstehung des Universums. Aber es bleiben Fragen offen. Und je tiefer man hineinschaut, umso mehr Rätsel tauchen auf. Wir haben ein tolles Eis gegessen. Gibt es die dunkle Materie wirklich? Anfang der 1970er Jahre lieferte die amerikanische Astronomin Vera Rubin handfeste Hinweise auf ihre Existenz.

Dunkle Materie und Vera Rubins Entdeckungen

02:06:42

02:06:42 Mit Hilfe erneut verbesserter Teleskope kann sie immer präzisere Daten von Galaxien außerhalb der Milchstraße sammeln. Viele sind sogenannte Spiralgalaxien, bei denen Objekte, zum Beispiel die Sterne, um ein Zentrum kreisen. In dieser Bewegung ähneln sie unserem Sonnensystem. Hier kreisen nicht Sterne, sondern Planeten um unseren Zentralstern, die Sonne. Dabei bewegen sich die äußeren Planeten langsamer als die inneren. Warum das so ist, lässt sich erklären. Reine Physik.

02:07:12 Je weiter außen sich die Umlaufbahn eines Planeten befindet, desto weniger wirkt die Masse vom Zentrum auf ihn ein. Der Planet bewegt sich langsamer, weil die Fliehkraft nach außen und die Anziehung durch die Schwerkraft nach innen im Gleichgewicht sein müssen. So ist es. So lernen wir das im ersten Semester. Bei den Spiralgalaxien kreisen Objekte ebenfalls um ein Zentrum. Entsprechend sollten sie sich ähnlich wie die Planeten in unserem Sonnensystem verhalten. Von innen nach außen.

02:07:41 sollte die Rotationsgeschwindigkeit von Sternen abnehmen. Das ist ja so klar. Das sind klare Erwartungswerte. Ganz klar. Hat ja auch keiner bezweifelt damals. Also ich kenne nur diese Urban Legend, dass sie das damals gemacht hat, weil sie gesagt hat, sie möchte jetzt endlich mal was ruhiges machen. Ein Thema, wo jetzt nicht die ganze Zeit ihre männlichen Kollegen hier hinten im Nacken sitzen und sagen, das kann doch gar nicht sein. Und man wird gleich sehen, so ruhig war es dann nicht. Es zeigen die Messungen, dass sich die Sternen der Galaxien nicht so verhalten, wie man vermutete.

02:08:11 Denn die Sterne am äußeren Rand einer Spiralgalaxie bewegen sich mit fast der gleichen Geschwindigkeit wie die inneren. Die Messungen der sogenannten Rotationskurven zeigen, dass sie sich eigentlich zu schnell drehen. Die Fliehkraft sollte sie aus dem System herausschleudern.

02:08:30 Wie lässt sich das Phänomen erklären? Die Schwerkraft muss so stark sein, dass auch die schnelleren äußeren Objekte in der Galaxie gehalten werden. Das geht nur, wenn es mehr Masse im Inneren gibt. Mehr, als man beobachten kann. Stark. Das finde ich toll. Das finde ich sehr überzeugend. Muss ich auch mal den Leuten nochmal ein Lob aussprechen, die diese Animationen, die Grafiken machen. Das ist wirklich toll. Man kann es wirklich schön sehen. Wir haben Erwartungswert, ganz klar.

02:08:58 wie das ausschauen sollte und dann... Dunkle Materie, so die Vermutung.

02:09:12 Die dunkle Materie ist was ganz anderes. Sie verschluckt keine Strahlung, sie gibt keine Strahlung ab und wir wissen nicht, woraus sie besteht. Aber die Forschung ist sich einig, sie muss im ganz frühen Kosmos entstanden sein, denn sie bildet das Gerüst, in das die normale Materie, also Protonen, Neutronen, Elektronen, als Gaswolken zusammenfallen, dann Sterne bilden und Galaxien. Das heißt, bei der Erforschung des Universums

02:09:38 treffen das Allerkleinste, also die Physik der Elementarteilchen, mit dem Allergrößten, der Geschichte des Kosmos zusammen. Mit anderen Worten, wenn ich jetzt ein solches Rätsel lösen will, dann reicht es nicht aus, einfach nur im Universum weiter zu beobachten, sondern dann möchte ich auch wissen, aus was besteht sie denn nun, die dunkle Materie? Welche Teilchen sind denn das? Um das herauszufinden, dafür braucht es besondere Bedingungen. Und das führt mich zurück ins Gebirge.

Gran Sasso Labor: Suche nach dunkler Materie unter der Erde

02:10:09

02:10:09 120 Kilometer östlich von Rom liegt das Gran Sasso-Gebirge in den Abruzzen. Die Gipfel ragen bis zu dreieinhalbtausend Metern hoch.

02:10:22 Ich bin auf dem Weg zu einem der wichtigsten und größten unterirdischen Laboratorien der Welt. Das ist Bond-Charakter, oder? Du warst noch nie vorher dort, oder? Nein, nein, nein, das war ein Traum. Ich habe ja auch ein Leidisch, dass du da sein dürftest. Die Leute freuen sich auch alle über die Animationen. Super Erklärung zu Rotationskurven. Noch nie so eine tolle Darstellung. Ja, muss man einfach einmal sagen. Super, ja, klasse.

02:10:48 dem Laboratori Nationali del Gran Sasso. Und da geht es nur darum, unbekannte elementare Bausteine des Universums zu entdecken.

02:10:58 In die Tiefe gehen, um das Universum zu erforschen? Klingt zunächst einmal wie ein Widerspruch, ist aber wahrscheinlich eine unserer größten und vielversprechendsten Chancen, der wahren Natur, der dunklen Materie, wirklich näher zu kommen. Boah, das ist eine Moderation hier. Neben einem riesigen Unterlabor gehören zu der Forschungseinrichtung in Gran Sasso auch Büros, Werkstätten und eine Mensa.

02:11:25 Caroline Schäffner hat hier über 15 Jahre gelebt und geforscht. Aktuell arbeitet sie als Assistant Professor am neuesten Projekt zur Suche nach Dunkelmacht. Das ist echt toll, was sie macht.

02:11:37 Warum hier? Was ist hier so besonders? Die Erde wird ja permanent bombardiert mit auch Teilchen aus dem Universum und den Prasseln auf die Atmosphäre ein. Und die tatsächlich stören alle sehr stark unsere Messungen. Und um die loszuwerden, benutzen wir den Berg. Und deswegen haben wir eine Art kosmische Ruhe in diesem Berg. Und die hilft uns dann, nach den Teilchen zu suchen, die wir finden möchten, zum Beispiel dunkler Mater. Und ungestört heißt, diese Teilchen, die lassen sich von nichts anderem.

02:12:06 Die laufen hier einfach durch. Genau, die fliegen jetzt auch durch mich und ich hier in einer Tour durch. Es macht keinen Unterschied, ob sie jetzt durch den Berg müssen oder nicht. Gut 1400 Meter Felsgestein liegt über dem Labor und schirmt es vor den meisten Teilchen aus dem All ab. Die Teilchen bleiben im Gesteinsmassiv stecken.

02:12:29 Dunkle Materie interagiert so gut wie nicht mit normaler Materie. Blöder Weiß, muss man sagen. Das ist populär, das ist the point. Harald, bevor wir in den Untergrund fahren. Noch einen Kaffee? Ich hol mir noch einen Kaffee. Oder ein Weißbier? Hast du eins? Ich glaube, wir haben ein Weißbier. Ah, ja dann her damit. Oder? Also eigentlich im Stream braucht Harald irgendwann ein Weißbier. Moment, woher? Sicher kommt zu uns.

02:12:55 Ach, das kommt zu, das kommt. Oh, dann lehne ich mich zurück. Ja, weiß ja, natürlich. Oder? Du bist doch der Mann, das Weiße. Ich habe ja nicht zu träumen, zu hoffen gewagt, dass man hier, also noch ein Weißbier, ja klar, nehme ich eins. Nehmst du schon, oder? Logisch, logisch, genau.

02:13:11 Das war ja schon unglaublich, also da zu sein und sich nur mal anzurücken. Die Leute, die dort arbeiten, sind also jeden Tag praktisch mit dem Zweck, mit dem Ziel in irgendeiner Form befasst, wir wollen diese dunkle Materie. Wir wollen finden, was man nicht finden kann. Also das finde ich immer wieder irre, wenn ich überhaupt zu solchen Grundlagenforschungslaboratorien komme. Da sind so viele Menschen, die jeden Tag da hingehen und das machen.

02:13:39 Und Sie machen das nicht, um irgendwie berühmt zu werden oder irgendwie reicht es über nichts. Sie machen das, weil Sie denken, das ist eine wichtige Erkenntnis, die gewusst werden muss. Um Gottes Willen. Schau mal. Bester Herr. Dankeschön. Marco auf deinem Wohl. Servus. Prost. Ich bin kein Weißbier-Fan, sonst hätte ich natürlich auch eins gekriegt. Man wird hier nicht benachteiligt. Ich trinke mal Wasser.

02:14:09 Wie machst du das in den Talkshows, dass du ein Weißbier kriegst? Ich sage, ich hätte gern Weißbier. Also ich spreche mit den Leuten, ich schicke ihnen keine WhatsApp, sondern ich bin ja eher so jemand, der noch ganz normal viel telefoniert und so weiter. Ich sage dann, ja, ich hätte gerne Weißbier. Ich hätte schon gern Weißbier. Und dann springen erstmal alle auf, Weißbier, Weißbier, haben wir irgendwie einen Supermarkt in der Nähe, jetzt will der ein Weißbier und so weiter und dann gibt es halt Weißbier.

02:14:37 Ja, dann sind wir ready, oder? Auf geht's. In den Untergrund. Ah, auf geht's. Wie kommt man 1400 Meter in die Tiefe? Rein Aufzug, sondern ganz bequem mit dem Auto. Genau, Caroline hat mich da reingefahren. Dieser Tunnel, das ist der Weg zu deinem Arbeitsplatz. Richtig. Wir fühlen uns sehr privilegiert, dass wir für unser Experiment hier einen Platz bekommen haben. Was grundsätzlich sehr komfortabel im Vergleich zu anderen Untergrundsabordnissen.

Technische Umsetzung der Forschung im Untergrundlabor

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02:15:10 Man kann eben im Auto reinfahren. Das war so toll. Das war so irre, weil sie sagt, mein Gott, wir müssen ja wirklich so langsam fahren. Ach so, wir mussten dann langsam fahren. Also Carolina lebt ja auch in Italien und da fährt man eigentlich schon mal eher so die, ja, ja, natürlich. Also das sind die Verkehrsschilder, das sind Vorschläge. Guidelines. Also ihr habt den Verkehr auch gehabt, möchtest du sagen. Ja, teilweise, sagt sie, wenn wir jetzt noch langsamer fahren, dann kriegen die da hinten aber zuständig. Dann steigt einer aus und läuft nicht mehr.

Forschungsprojekt im Gran-Sasso-Tunnel: Weitblick und Infrastruktur

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02:15:39 Ja, ja, also dachte ich, wenn hier jetzt keine Kameras dabei wären, würden wir hier mit einem ganz anderen Tempo... Durch Pelzen. Ah, die Physiker wieder. Wunderbar, großartig, ja. Zehn Kilometer lang ist dieser Autobahntunnel. Er verbindet seit Mitte der 1980er Jahre Rom und die Adria-Küste. Ein Forscher aus Italien sah die einmalige Chance, den Tunnelbau zu nutzen, um hier unten eine riesige internationale Forschungsanlage zu bauen. Das ist natürlich eine Riesengeschichte, dass jemand...

02:16:07 den Weitblick besitzt. Und der Kollege Zekiki, der hat das immer gesagt, hier haben wir die Möglichkeit, wir können ein Riesenlaboratorium bauen, und zwar ein richtig dickes, wenn du es jetzt gleich sehen, das sind riesengroße Kräne, die dann auch ganze Container von Experimenten über die anderen drüberheben können. Und das ist natürlich eine Riesensache.

02:16:25 Und diesen Weitblick zu haben, das so groß zu bauen, dass es auch heute noch immer noch Leerplätze gibt und so weiter. Ja, dass du es befüllen kannst, dass du es nicht ständig erweitern musst. Es ist ein bisschen wie der Mediziner Pettenkofer, der den Münchnern eine großartige Kanalisation beschert hat. Weil er gesagt hat, die Stadt wird wachsen, da muss ich groß genug sein. Das ist aber eine Haltung, die wir...

02:16:46 gut gebrauchen könnten, wenn wir an die Herausforderung des Jetzt denken, dass wir nicht sagen, wir machen das nicht, sondern wir sollten genauso wie die Kathedralenbauer im Mittelalter wissen, wir legen den Grundstein für etwas, dessen Beendigung wir nicht erleben werden, aber wir geben der nächsten und den übernächsten Generationen Dinge in die Hand, wo sie selber tätig werden können. Das ist so wichtig.

02:17:09 Hier, Harald, kannst du erzählen, wird die Abfahrt ins Labor angezeigt. Laboratorio Gran Sasso. Ach, Laboratorio Gran Sasso. Wenn man da abbiebt, dann kriegt man auf Lichthupe, weil die Leute sagen, nein, das ist nicht einfach.

02:17:24 Dann geht die Tür da auf und das ist auch wieder James Bond. Das ging wie damals bei der Sendung, die wir gemacht haben, über das Endlager in der Schweiz. Du fährst auch durch den Tunnel durch. Nur im Untergrund. Die Redaktion liebt es, wenn sie diese Bilder hat und Harry fährt durch den Tunnel. Tunnelarbeit.

02:17:43 Die Anlage ist hermetisch abgeriegelt. Hier kommt man nur in Begleitung und erst nach einem ausführlichen Anmeldeverfahren rein. Die unterirdischen Straßen sind so konzipiert, dass hier sogar 40 Tonner LKWs fahren können, was wichtig für den Lieferverkehr ist. Das ist jetzt die Halle B. Das ist eine von insgesamt drei Hallen, die wir hier unten haben. Jede Halle ist ca. 100 Meter lang.

02:18:17 Ein Megabau mit eigenem Autobahnanschluss. Hier wären wir jetzt in Halle A. Geforscht wird an den elementaren Bausteinen des Universums. Der Schwerpunkt? Die Suche nach dunkler Materie. Rein rechnerisch muss sich sogar über 80% der Masse an Materie im Universum ausmachen. Nur knapp 20% beträgt die Materie, die wir sehen können. Genau, ja.

Suche nach dunkler Materie: Experimente und Herausforderungen

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02:18:57 Und wir finden es nicht.

02:19:00 Wir müssen solche Maschinen bauen dafür. Aber vielleicht nochmal an dieser Stelle, wenn man sich überlegt, was für ein Aufwand wir betreiben in der Forschung. Und das ist nur ein Beispiel davon. Es gibt unglaublich viele andere Beispiele. Aber hier an diesen Bildern sollte man erkennen, wir nehmen Wissenschaften so ernst. Und alle, die einfach nur daherkommen, mit so ein paar Videos angeguckt und meinen, das könnte doch alles überhaupt nicht richtig sein und so weiter, die haben überhaupt keine Ahnung.

02:19:28 was für einen Aufwand wir betreiben, um das, was wir als Wissenschaftler auch in der Öffentlichkeit vertreten, damit das sicher ist. Dass das nicht irgendwie dahergesagt ist. Das ist nicht dahergesagt, sondern das ist einfach unglaublich. Hier kann man einen Atomkern von einer Million Trillionen Atomkernen voneinander unterscheiden. Also wenn ich Michael Krautbatter denke, der in den Gebirge hängt, um Sensoren in die Wände von Bergen reinzuzimmern, um rauszufinden, wie der Permafrost auftaut.

02:19:55 Das sind ja nur zwei Beispiele von diesen unglaublichen Mengen, wie genau und wie ernst wir Wissenschaft nehmen. Wir machen das halt, also die Wissenschaft macht das halt oft immer an solchen Orten, wo kein Reinschiff kommt. Deswegen ist es wichtig, dass man mit der Kamera da hingeht und das man zeigt. Und was das eigentlich, und gerade was Caroline da macht und auch Manfred Lindner nachher, das ist einfach unglaublich. Was würdest du denn sagen, was sind denn eure Erwartungswerte? Auf was guckt ihr genau bei diesen Experten?

02:20:21 Wir wollen sozusagen den Steckbrief von den dunklen Materieteilchen vervollständigen, weil aus der Kosmologie wissen wir, wie du gesagt hast, ganz genau wie viel sind da, bis auf viele Kommastellen. Das ist ja total toll eigentlich. Und die Experimente, die wir hier machen, die nehmen an, okay, ich habe dunkle Materieteilchen, die eine gewisse Art von Wechselwirkung mit unserer normalen Materie haben.

02:20:43 der ich und du bestehen. Und was wir dann machen, okay, wir sitzen hier im Berg, gut abgeschirmt von der ganzen kosmischen Strahlung und dem Untergrund und hoffen, dass irgendwann ein Ereignis passiert.

02:20:55 Anfang der 2000er Jahre... Hoffen. Die hoffen. Die wissen nicht. Das kann auch noch 200 Jahre dauern. Ja, ja, ja. Ich meine, was ich dich immer fragen wollte, was machen wir denn, wenn dunkle Materie einfach gar nicht reagiert? Kann ja sein, also dass das einfach nichts tut. Ja, aber das ist... Nix.

02:21:15 Weiter suchen. Weiter, wir werden so lange weitermachen. Der Kollege Ottmar Bibel, Experimentalphysiker, der in der Teilchenphysik ist, sagt, manchmal dauert es 50 Jahre. Ja, muss man einfach mal abraten. Wir haben natürlich eine Gesellschaft, die außen immer denkt, Forschung, da muss doch jetzt sofort was Neues passieren. Nee, Forschung ist ein langer, ruhiger Fluss und Dinge brauchen manchmal einfach lange. Der Higgs hat 1964 das Paper geschrieben. 2012 haben wir das Higgs-Teilchen entdeckt.

02:21:42 Ihr stellt jemand eine gute Zwischenfrage, warum heißt dunkle Materie eigentlich dunkel und nicht schwarz oder neutral?

02:21:51 Ich finde, es sollte eigentlich so durchsichtiger oder nicht sichtbarer Materie heißen. Dunkel ist sie ja nicht. Also sonst würden wir es ja sehen. Dunkel ist ja eine Eigenschaft. Man hat halt am Anfang gedacht, es sei ganz normale Materie, die nur einfach nicht strahlt, die also so kalt ist, dass sie nicht strahlt. Also das geht ja zurück bis in die 30er Jahre, wo Fritz Zwicky festgestellt hat, die Galaxienhaufen, da rasen die Galaxien mit ein paar tausend Kilometer pro Sekunde. Da muss es noch eine Form von dunkler Materie geben. Er hat das eigentlich zum allerersten Mal. Weil niemand daran gedacht hat.

02:22:20 dass es eine andere Form von Materie gäbe, als die aus der wir bestehen. Also Protonen, Neutronen und Elektronen. Dass es da noch was ganz anderes geben kann, das war doch völlig unklar. Also genau, so durchsichtig sollte sie wahrscheinlich eher heißen. Hier schreibt noch jemand anderes, Gravitationswellen sind auch ein gutes Beispiel dafür. Vorhergesagt, Albert Einstein, der selber gesagt hat, das werden wir nie finden.

02:22:42 Auch da muss man wieder sagen, guckt euch mal an, was das für Anlagen sind. Kilometer lang, dass da ein Laserstrahl reflektiert wird und wir messen eine Längenänderung von einem tausendstel Protonenradius, weil schwarze Löcher in einem Abstand von Milliarden Lichtjahren miteinander verschmelzen. Das ist doch irre, was wir da können. Wahnsinn. Oder statt das zu feiern, gibt es immer wieder so ein... Du kriegst ja so einen Hals hier.

02:23:09 Man meldet das italienische Dama-Libra-Projekt erste Erfolge im Nachweis dunkler Materie. Über Jahre hinweg misst man Signale. Eine echte Sensation. Doch die Messwerte wurden nie in unabhängigen Experimenten bestätigt. Das ist aber die Voraussetzung, damit in der Wissenschaft Ergebnisse anerkannt werden.

02:23:30 Ganz wichtig, ganz wichtig. Da könnte man hinstellen und sagen, wir haben es gefunden. Und die sagen aber alle, nein, nein, ist noch nicht bestätigt worden, ist noch nicht druckreif. Also vorsichtiger als wir in der Physik, glaube ich, ist kein Mensch. Also in der Elementarteilchenphysik sind selbst Ereignisse, die mit 99,9%iger Geschichte immer wieder statistisch im statistischen Rausen verschwunden. Also gerade diese Präzisionsmessungen.

02:23:53 Das sind die größten, auf Deutsch schuldigt, die größten Korinthenkacke, die wir auf dem Planeten haben. Genauer kann man nicht messen als das, was da passiert.

02:24:04 Genau das ist das Ziel von Caroline Schäffner und ihrem Kollegen Florian Reindl. Mit ihrem Projekt Cosinus, ausgerüstet mit verbesserter Technik, wollen Sie die Messung von damals wiederholen. Jetzt sind wir in der Halle B wieder. Und da hinten, wenn du schaust, guckt schon Cosinus hervor. Genau, mit Cosinus, von der Idee her denkend, haben wir angefangen bereits 2016. Vor zehn Jahren. Ja, genau. Da haben Florian Reindl und ich uns auf einer Konferenz in Finnland getroffen und dann abends an der Bar.

Förderung der Grundlagenforschung: Steuergelder und internationale Kooperationen

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02:24:34 wichtig dass sie das sagt weil ich glaube da denkt man in der wissend oder wenn man außerhalb der wissen stoffte steht sie hat die forscher die setzen sich dann in konferenzen zusammen und da erdenken die sich dann irgendwas die meisten ideen kommen abends an der bar zu stellen oder wenn du nach der konferenz trinkt immer immer sitzt irgendwo zusammen und fängt an zu also das ist natürlich die chemie zwischen den leuten muss stimmen ja man muss sich melden und dann ja wohl da ist unheimlich viel richtig

02:25:02 viele wichtige, wie soll man sagen, der menschliche Faktor spielt dabei eine große Rolle, aber die Zeitskala, überlegt mal 2016, jetzt haben wir 2026, 10 Jahre ist das hier. Aus einer Schnapsidee erschienen. Wahnsinn, Wahnsinn, mit was für einer Konsequenz die Caroline und der Florian das gemacht haben, unverständlich. Aber so macht man Forschung, er trifft sich abends an der Bar und denkt sich, oh wäre es nicht cool, wenn wir so ein Wiesenextrement bauen würden und dann sagt jemand anderes, okay, ja.

02:25:27 Aber da musste auch diese, ich meine, das haben wir in der Astronomie ja in anderen Phasen auch. Da wird ein Satellit oder ein Teleskop, wie lange es dauert, bis ein Teleskop irgendwo gebaut wird, einfach toll. Wir fragen ganz viele Leute, wie wird sowas finanziert?

02:25:41 Forschungsgelder, ne? Genau, der Steuerzahler in Europa finanziert das. Du musst einen Antrag schreiben, wenn du sowas machen möchtest. Es gibt so Töpfe im Prinzip an Forschungsgeldern und da musst du langwierige, bürokratisch aufwendige Anträge schreiben und dann werden die halt verteilt und die Töpfe werden gefüllt mit Steuergeldern größtenteils. Genau, ganz genau. Und deswegen muss ich auch immer wieder sagen, wenn man schon bei einer staatlich geförderten Forschungseinrichtung ist,

02:26:05 dann sollte man auch den Menschen mitteilen, was haben wir denn nun eigentlich damit gemacht. Weil das ist unser Projekt, unser aller Projekt. Auch bei allem, gerade Europa, ist das eigentlich, das ist unsere Forschung. Ganz wichtig. Das hört uns an. Tektor bauen. Eine Schnapsidee, oder? Ja, kann man wohl sagen, ja. Und jetzt tatsächlich sind wir beim letzten Schritt der Inbetriebnahme. Genau, wenn wir da hochschauen, schau da ist sogar der Florian. Hi! Genau, ich denke, dann können wir hochgehen und uns genau anschauen. Da bin ich immer gespannt. Dann hat er Wetter.

02:26:34 Das ist ein Riesending. Wie kommt man denn an der Bar auf die Idee, so ein Experiment zu designen? Wir wussten, wie so ein Detektor funktioniert und dachten uns, wir wollen jetzt das Dama-Experiment mal wirklich überprüfen.

02:26:51 Bei Cosinus kommt das gleiche Detektormaterial zum Einsatz wie bei DAMA, das Salzkristall Natriumiodid. Würde darauf ein dunkles Materieteilchen treffen, so wird es auf Atomebene zu einer minimalen Reaktion kommen. Bei DAMA suchte man nur nach winzigen Lichtblitzen. Bei dem aktuellen Projekt Cosinus werden zusätzlich auch noch Temperaturänderungen gemessen.

02:27:18 Das Messinstrument wird dann aufwendig abgeschirmt und in einem 7 Meter hohen Wassertank eingelassen, um den Detektor noch besser vor Störungen zu schützen.

02:27:29 Guck dir das mal an, wie das aussieht. Mit einer solchen Präzision und Genauigkeit. Das ist die Experimentalphysiker, die sich damit rumschlagen müssen, inzwischen immer genauer und genauer und genauer zu messen. Du brauchst immer größere und größere Maschinen. Und die haben ja dann schon auch Erfolge. Also das ist ja nicht irgendwo ins Nirvana hinein geforscht, sondern wird immer besser. Von unserem Detektor. In diesem Jahr ist das Video aus diesem Jahr.

02:27:56 Aus diesem Jahr natürlich. Gerade just. Aktuell. Zeigen doch hier nicht den Schnee von gestern. Wie es funktioniert ist, also diesen Kristall kühlen wir zu sehr tiefen Temperaturen ab. Dann stehen die Atome, alles stets sehr still. Und wenn dann dunkle Materie kommt und mit einem Atomkern wechselwirken würde, fängt er leicht an zu schwingen. Kann man sich dann vorstellen als eine Temperaturerhöhung. Diese Wärme wird dann über eine Goldbrücke zu diesem superleitenden Film gebracht.

02:28:24 Und der kann ein Millionstel von einem Grad dann messen. Unglaublich. Das ist übrigens die gleiche Temperaturdifferenz, die wir auch bei der Hintergrundstrahlung sehen. Ja, wir wollen gerade sagen, darum geht's. Das wurde auch gerade gefragt, wie winzig sind diese Temperaturänderungen. Ja, Millionstel Grad. Lüscht praktisch, aber nicht ganz nichts. Das ist der Punkt. Wir wissen, dass es dunkle Materie gibt und sie sollte es auch. Da bin ich dabei, genau.

02:28:56 Das sollte es ja auch in der Milchstraße geben, also auch hier. Das heißt, der Fluss an dunkler Materie ist tatsächlich groß. Das Problem ist nur, dass die Wechselwirkung sehr... Das sage ich mir auch gerade. Dunkle Materie im Sonnensystem? Wir können es halt nicht nachweisen, weil wir brauchen es ja für die Bewegung der Planeten nicht. Aber es könnte sein, dass bei der Entstehung zum Beispiel der Milchstraße dadurch, dass ganz viele, wir wissen ja heute, dass solche Scheibengalaxien wie unsere Milchstraße entstehen durch die Verschmelzung von Zwerggalaxien.

02:29:25 Und dabei könnte die dunkle Materie sich sozusagen in einem größeren Außenbereich aufhalten, als unbedingt da, wo das Sonnensystem doch tiefer wird. Wenn wir große Mengen dunkler Materie in unserer lokalen Umgebung hätten, würden wir es ja gravitativ merken. Und da ist ja nichts. Das ist ja nicht, dass wir sagen, da ist mehr Materie im Sonnensystem. Wir sehen das erst auf großen Skalen.

02:29:44 Das ist natürlich so ein bisschen, aber damit musst du halt rechnen. Irgendein Modell muss man haben und das bedeutet nur, dass man möglicherweise noch viel länger messen muss, als man nicht gedacht hat. Weil es halt wenig ist. Unwahrscheinlich ist, diese Teilchen sind sehr scheu, wenn man so will, aber ab und zu könnte es ja eine Wechselwirkung mit so einem Atomkern geben. Und dann wird das genauso eine Temperaturerhöhung in unserem Kristall. Die Anlage soll bald noch 2026 in Betrieb gehen.

02:30:10 Die doppelten Messungen, Lichtblitz und winzige Temperaturerhöhung steigern die Chance, Interaktion mit der dunklen Materie nachzuweisen. Ein weiterer wichtiger Beleg für den Erfolg zeigt sich erst im Jahresverlauf, denn die Menge der dunklen Materie, die auf die Erde trifft, schwankt.

02:30:30 Die Milchstraße soll von einer Art Nebel aus dunkler Materie eingehüllt sein. Das ist die Frage, ob das stimmt. Das ist ein homogener Nebel, so wie wir es in Infraenien nennen. Oder ist er inhomogen, genau. Klump das. Ist das klumpiges Zeug oder nicht so klumpiges Zeug? Keine Ahnung. ...sein, der sich wie alle Objekte um das Zentrum dreht. Die Erde dreht sich um die Sonne und damit auch durch den Nebel.

02:30:57 Das gleicht einer Autofahrt im Regen. Sind wir mit Gegenwind unterwegs, prasseln mehr Regentropfen auf die Windschutzscheibe, als wenn wir mit Rückenwind fahren. Übertragen auf die Messungen, im Juni müsste mehr dunkle Materie ankommen, als im Dezember.

02:31:18 Das haben die bei Dama gemessen. Das haben die gemessen, aber das hat man nicht reproduzieren können. Nicht reproduzieren können. Eine Schwalbe macht noch keinen Sommer. Tut mir leid. Hier schreibt, I wake up on a daily basis. Finde ich übrigens einen guten Nutzernamen. Herzlichen Glückwunsch dafür übrigens, dass du jeden Tag auf hast. Was wäre denn eine Folge von Erkenntnissen aus dem Experiment? Das wäre ein Haken auf unserer Bucketlist in der Grundlagenfolge. Haben wir. Das müssen wir wissen. Das ist ein wichtiger Bauteil.

02:31:41 Also das sind immerhin, was haben wir gesagt, fünf bis sechsmal so viel wie leuchtende Materie. Also hätten wir fast so 30 Prozent des Universums geklärt. Geknackt. Check. Wir wissen, was das ist. Bleibt noch genug übrig, 70 Prozent, die wir nicht wissen. Aber das wäre noch. Gar keine Ahnung. Und es würde, wenn wir nochmal ganz zurückgehen, ich will jetzt nicht zu weit greifen, aber wir haben vor zweieinhalbtausend Jahren angefangen, nach dem elementarsten Teilchen zu suchen. Und dann haben wir, das was wir heute machen, ist eigentlich die Fortführung der griechischen Philosophie mit viel mehr Geld und anderen Mitteln.

02:32:09 Aber wir haben immer noch nicht aufgehört. Wir sind immer noch weiter auf dieser großen Geschichte. Es ist ja irgendwie schon...

02:32:18 Fast ganz einfach. Wenn was passiert, dann muss man einfach nur empfindlich genug dafür sein, egal wie selten es ist, um es dann auch zu erwischen. Wenn wir es bestätigen, dann wäre das eine Sensation, weil wir etwas ganz Neues gefunden haben. Wenn wir es falsifizieren sozusagen oder nicht bestätigen können, dann ist das Rennen sozusagen wieder offen und wir müssen weiterschauen mit unserem Experiment und mit allen anderen, die es hier so gibt. Es hat was vom Gerichtshof der Naturgesetze.

02:32:47 Vielen, vielen, vielen Dank. Dankeschön. All in. Die gehen alles, ihre wissenschaftliche Karriere ist dieses. Ist das. Ja, und das Schöne ist sich, ja, und das finde ich das Gute, was man, glaube ich, auch, was so anders ist in der Wissenschaft als in deinem realen oder in deinem realen Leben, dass du sagst...

02:33:02 auch nicht Ergebnis ist gut. Dann wissen wir auf der Energieebene, in dem Bereich, hier schreiben Leute, aber wissen wir, dass dunkle Materie wirklich Teilchen sind? Ne, wissen wir nicht. Wir versuchen es und wenn wir da nichts finden, dann wissen wir, wir müssen woanders weitersuchen. Genau, das ist einfach so. Das ist auch gut. Wir haben gar keine andere Erklärung, denn es gibt eine ganze Reihe von Phänomenen, die sich nur erklären lassen, wenn die dunkle Materie als Masse die Raumzeit krümmt, was es zu Ihnen angedeutet mit den Gravitationslipfen. Das ist das eigentlich das ausschlaggebende Experiment. Das ist das, was wir sehen.

02:33:29 Ja, also diese Masse, also kann man vielleicht kurz erklären, also wir sehen, dass sich Licht von Galaxien teilweise wirklich biegt und da ist aber nichts. Also da scheint nichts zu sein und diese Krümmung dieser Lichtwege ist nur zu erklären, da muss unsichtbare Masse sein. Also es sind nicht nur diese Galaxienkurven, wo Vera Rubin gesehen hat, okay, die verhalten sich anders, sondern wir sehen das auf allen Ebenen und eben auch irgendetwas ist da draußen, klumpt rum.

02:33:55 Verändert Lichtwege, es muss massereich sein, aber es tut sonst gern nichts. Mal schauen, ob die Erfolg kommen.

02:34:04 Forschung ist eine Art Herantasten. Mit jedem Schritt gewinnt man neue Erfahrungen und den Ansporn weiterzumachen und weiterzudenken. Nur so kann man eines der größten und letzten Rätsel der Physik lösen. Und was wäre, wenn die dunkle Materie entdeckt würde? Das wäre eine Sensation. Denn wer die dunkle Materie entdeckt, kann den Anfang von allem erklären.

02:34:30 Bei der Jagd auf die dunkle Materie gibt es starke Konkurrenz in direkter Nachbarschaft. Ein Projekt, an dem zwölf Nationen zusammenarbeiten, Xenon NT. Und ich wette, wenn einer von denen was findet, feiern die anderen genauso mit. Aber natürlich, selbstverständlich. Das ist eine verschworene Gemeinschaft von Leuten. Das ist großartig. Gut 20 Jahren schon bewegen sich die Forschenden an der Grenze des Machbaren.

02:34:56 Als Detektormaterial verwenden sie das seltene und teure Edelgas Xenon. Von anfangs 15 Kilogramm wurde es inzwischen auf über 8 Tonnen Xenon gesteigert. Es befindet sich in einer Kapsel, umhüllt von einem riesigen Wassertank. Im Vergleich zum Kosinus-Projekt ist hier alles noch mal viel größer und aufwendiger.

02:35:19 Insgesamt mehr als 850 Sensoren überwachen jede kleinste Aktivität in dem nahezu perfekt reinen und von außen unbestörten Xenon. Auch wieder akribisch, jedes dieser Kabel ist genau da, wo es sein muss. Hat irgendjemand genau da platziert, wo es sein muss? Das ist kein Kabelsalat. Das ist genau das. Das ist Genauigkeit. Das ist Wissen.

02:35:53 Professor Manfred Lindner war über Jahre neben der Gründerin Elena Aprille Sprecher des Xenon-NT-Projekts.

02:36:06 Wir haben in den letzten zehn Jahren etwa die Zensibilität von Faktor 1 Million gesteigert. Das heißt, das ist eines der empfindlichsten Experimente, die man bei der Suche nach dunkler Materie überhaupt machen kann. Das ist zurzeit eines der führenden Experimente. Warum Xenon? In einem Bild von Billardkugeln haben den größten Effekt, wenn die einlaufende Kugel und die gestoßene Kugel etwa gleich schwer sind. Nach der Theorie sollten diese dunklen Materieteilchen zu 100 Protonmassen schwer sein. Deswegen ist Atom, was etwa diese Masse hat, sehr gut geeignet.

02:36:37 Die Daten der hochsensiblen Fotosensoren im Xenon-Tank liefern riesige Mengen an Informationen. Diese werden kontinuierlich von mindestens zwei Personen überwacht und ausgewertet.

02:36:55 Im Hintergrund steht ständig ein Experten-Team bereit, um schnell reagieren zu können, sollte etwas gefunden werden. Da geht's ab, ne? Ja, ja. Sie fragt jemand, finde ich eine gute Frage, wie ist es als Forscher, wenn man jahrelang das Gleiche macht und nichts entdeckt? Ja, das ist, ich glaube, da muss man schon sehr widerstandsfähig sein. Das glaube ich auch. Das muss man auch ziemlich gut...

02:37:19 Sie möchte gut aushalten. Das war für mich auch eine Frage. Sowohl an Caroline als auch an Manfred. Meine Güte, das ist doch... Wie ist das? Aber es sind überzeugte Experimentalphysiker, die sagen, je besser wir messen können, wir tun das Beste, was wir können. Und wenn wir nichts finden, ist okay. Da ist das auch eine Messe. Und übrigens 100 Protonenmassen, das bedeutet in unserer Überlegung, die wir vorhin gehabt haben, hohe Masse, hohe Temperatur. Wir müssen also noch näher an den Urknall ran. Da kommt dann irgendwo die dunkle Materie. Muss dann irgendwann entstanden sein. Wenn du nichts findest, musst du schauen, dass du deine...

02:37:47 Deine Energien, deine Temperaturunterschiede, dass du alles präzisiert hast. Genau. Je besser die Vorhersagen sind, umso besser kann man sie auch entweder gleich killen oder bestätigen. In dem Experiment sucht man gezielt nach dunklen Materieteilchen, die in ihrer Größe ungefähr den Xenon-Atomkernen entsprechen. In der Theorie ist diese Teilchengröße am wahrscheinlichsten und damit die Chance, etwas zu finden, am größten.

02:38:15 Trotz aller Bemühungen gibt der Erfolg allerdings bis heute aus. Wisst ihr denn genau, was ihr finden werdet oder ist das sozusagen, wie heißt das so schön, Ergebnisoffen? Das Ergebnisoffen, wir sehen hier in Neuland, um mit Kolumbien zu reden, und was wir finden, wir können das finden, was die Theorie, der sagt, den Sehweg nach Indien, wir können was anderes finden in Südamerika oder auch gar nichts. Und Dunkelmaterie ist ja kein kleines Thema. Super, die Leute sind gut drauf.

Bedeutung der Grundlagenforschung: Vom Verständnis des Universums

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02:38:45 Das ist Teamgeist, ja. Also jeder macht so sein eigenes Ding und natürlich möchte man nach Stockholm, ja. Aber wenn die anderen was finden, kommen wir alle weiter. Für das Feld insgesamt wäre es der Durchbruch. Der Hammer, ja. Auch wenn Thema aus unserer Menschheit wieder verändert wurde, das zu finden, zu beweisen, ist ein erheblicher Schritt. Was würde es denn bedeuten, wenn ihr auch in zehn Jahren oder bei der nächsten Verbesserung der Empfindlichkeit des Experiments nichts findet? Wenn man dann nichts findet, muss man gezogen etwas anderes denken.

02:39:14 Ist das nicht unglaublich? Dann machst du was Neues. ...Forschung auf höchstem Niveau und trotzdem ist es fraglich, ob man je Erfolg haben wird. 18 Forschungsprojekte laufen aktuell oder sind in Planung im Laboratori Nationali del Gran Sasso. Und bei jedem ist die Hoffnung groß, den entscheidenden Durchbruch zu erziehen. Das fand ich echt toll, muss ich sagen, an so einem Labor zu sein. Diese Art von Forschung kostet Geld. Grundlagenforschung wird ja auch immer wieder gefragt.

02:39:49 Lohnt sich das? Definitiv. Viele Kollegen argumenten mit Spin-offs, also konkreten Produkten. Wir kennen es alle, Internet, Seranfälle und so weiter. Noch wichtiger, glaube ich, ist für mich, dass langfristig, wenn wir irgendwann zurückblicken auf diese Zeit, die Frage beantworten, was haben wir in dieser Zeit zu unserem Verständnis des Universums, des Menschseins beigemogen. Wenn wir zurückschauen auf die Ägypter oder Griechen in antiken Zeiten, sehen wir vor allem diese Leistungen des Verständnisses des Menschseins, der Platz des Menschen.

02:40:18 Universum das bleibt. Dem ist nichts hinzuzufügen, oder? Das ist ja hervorragend formuliert. Das ist der Grund, weshalb wir diesen Twitch machen, weil es geht genau darum. Der Mann hat es zusammengefasst. Das ist es. That's exactly what it is. Ja, mega. Durch die Daumen. Vielen, vielen, vielen Dank für das großartige Gespräch. Danke schön. Danke und ich hoffe, dass wir es finden und irgendwann, dass wir es zusammen vereinen können. Ja, ja. Danke. Da war ein Schritt. Da war es. Du hast so genossen, diese Sendung. Das ist kein Geist.

02:41:00 Die Astronomie weiß, dass sie existieren, dass die dunkle Materie. Die Teilchenphysik hat Vermutungen, welche Teilchen die wahrscheinlichsten sein können. Aus diesen wahrscheinlichsten Vermutungen werden Suchexperimente, ja förmlich Suchexpeditionen. Aber gefunden hat man noch nichts. Vielleicht fehlt uns einfach noch die richtige Idee oder ein Instrument, um das Rätsel endlich zu lösen.

02:41:26 Aber ich garantiere Ihnen, wenn wir dieses Rätsel gelöst haben, geht eine Tür auf in einen neuen Forschungsraum mit neuen, ungelösten Rätseln. Denn dieses Universum, das einen Anfang hatte, es gab einen Tag ohne gestern, ist vielleicht ein unlösbares Mysterium voller lösbarer Rätsel.

02:41:44 Was für ein Schlusswort, oder? Ja, das macht natürlich auch richtig Spaß. Also sowas, das ist mal erst mal, das ist der Grund, weshalb man gerne Astrophysikerinnen und Astrophysiker zu festreden einlässt. Ja, dieses Grundsatz, den ich auch spiele ganz. Kommt, wir müssen, ich glaube, wir müssen mal kurz ausschütteln, oder? Ich muss mal kurz. Ist auch nicht so kühl hier drin.

02:42:09 Das ist schon gut, ja. Bist du so ein Gymnastikmensch, machen Sport? Ich bin so ein Gymnastikmensch. Meditierst, das weiß ich. Gymnastik-Yogi-Mensch. Kannst du Yoga? Bist du dehnbar? Ich bin seit langer, langer, langer, langer, langer, langer, langer, langer, langer, langer, langer Zeit mit dehnbar. Das war.

02:42:30 Harald Lesch kann alles. Nein, nein, nicht. Aber ich, das ist, ja, ja, doch. Da, so Krieger. Ja, ja, so die Geschichten, das kann ich ganz gut. Kannst du auf Spagat? Nein.

02:42:43 Das würde ich jetzt noch nicht mal ansatzweise... Soll ich? Bitte, bitte. Nicht vielleicht jetzt hier. Nicht beim ersten, beim letzten Twitch. Dann machen wir den Spagat. Nein, nicht beim ersten. Genau, beim letzten komme ich dann nicht mehr hoch. Das war es dann. Das war es mit Twitch und das war es. Und dann ist es dann auch ewig ein Spagat. Dann müssen wir mal gucken, wie wir das schaffen können und so weiter. Also ich würde sagen, wenn wir uns jetzt hier ein bisschen ausgeschüttelt haben, gehen wir so langsam in Richtung Couch und nehmen euch nochmal natürlich mit.

02:43:10 Tja auf der Couch am besten diskutieren das muss überlegen brauchen wir noch was Kaffee brauchst du ich bin erst mal zufrieden danke danke aber kommt ja das kommt das drück ich noch weg Also ich hoffe ich habe euch jetzt hier auch auf dem iPad dabei dass hier noch Strom hat

02:43:33 Es kam vorhin schon, das habe ich ganz oft gesehen, kam die Frage, Harald Lesch und Jana Steuer, glaubt ihr eigentlich an Aliens? Da machen wir ein extra, das sagen wir nichts dazu. Gar nichts. Wir müssen ja den Platz noch offen halten. Das Ganze ist ja ein Experiment, was wir hier machen. Wir können euch alles verraten. Also ich finde es erstmal großartig, was bis jetzt alles...

02:43:55 wunderbar funktioniert hat auch vielen dank an die an alle hinter der kamera dass das so wahnsinnig gut läuft das hat jetzt das ist alles alles gut geht nicht zu fassen leute schwer gut und dass sie ich weiß nicht wie viel uhr wir haben halb was ist es noch nicht so spät also wir sind schon eine ganze weile dran also normalerweise so zweieinhalb stunden tun gibt ja gar nicht und dass wir das hier so hinkriegen und das alle noch einen ganz guten wachen eindruck machen ist noch alles prima dass wir das auch noch da

02:44:24 Es wird auch noch viel gefragt. Aber das mit den Aliens wäre natürlich so ein klassischer Fall. Da könnte man noch mal von vorne anfangen. Toller eigener Stream, ne? Weil ich hab da eine ganz solide... Ich glaube, wir haben unterschiedliche Antworten drauf. Das ist gut. Genau. Dann verraten wir sie noch. Nein, auf gar keinen Fall. Nein, machen wir nicht. Aber das wäre sozusagen... Muss gemacht werden, ja.

02:44:42 Also, wir machen jetzt hier mal einfach so ein bisschen so eine Querbeet-Fragerunde, oder? Genau, wenn ihr natürlich, also schreibt gerne eure Fragen rein. Ihr seid noch ganz schön viele. Also ich denke, dass wir nicht alle klären können, aber ich gebe mein Bestes. Wenn ihr natürlich, wo ist die Kamera? Da. Wenn ihr noch mehr solcher Streams haben wollt, dann sagt uns natürlich Bescheid, kommentiert und, was müssen Sie abonnieren, Harald?

02:45:08 Den Kanal. Den Kanal. Den Kanal. Also jetzt nicht irgendeinen Kanal, sondern unseren. Unseren Kanal. Genau. Also, hier habe ich eine Frage von FriendlyKiller10. Da die Gravitation vom supermassiven schwarzen Loch nach außen hin immer schwächer wird, müsste da nicht am Rand deutlich mehr dunkle Materie sein, um das auszugleichen?

02:45:30 Supermassive schwarze Löcher ist ja immer im Kern von Galaxien und da spielt die dunkle Materie bei den supermassiven schwarzen Löchern gar keine Rolle.

02:45:39 Da ist ja alles, was da drin ist in den supermassiven Schwarzländern, ist ganz normale Materie. Das bisschen dann dunkle Materie. Nein, die dunkle Materie ist vor allen Dingen für die großräumigen Bewegungen zuständig. Also in Galaxienhaufen dafür, dass die zusammenhalten. Bei elliptischen Galaxien zum Beispiel ist es das heiße Gas, von dem sie umrundet sind. Das müsste auch längst weg sein, ist es aber nicht. Und dann natürlich die Rotationskurven von den Spiralgalaxien.

02:46:03 Dunkle Materie spielt jetzt hier in diesen kompakten Bereichen eigentlich erstmal gar keine Rolle. Nicht die Rolle, das ist nur auf diesen großen Skala. Genau. Und sie kann auch keine Energie verlieren, so wie die leuchtende Materie durch Strahlung. Deswegen kann sie auch nicht so kompakt sein. Also das heißt, wenn dunkle Materie aneinander vorbeifliegt, dann gibt es diesen Swing-By-Effekt gewissermaßen. Dann werden sie halt ein bisschen schneller gegenseitig. Und das war es dann. Aber sie können halt keine Energie verlieren durch Strahlung.

02:46:26 Deswegen ist das mit den kompakten Varianten eher unwahrscheinlich. Also keine Machos, ne? Massive. Das sind Massive Compact Halo Objects. Das wären welche, wo man sagen würde, Massive Compact Halo Objects, das wären? Schwarze Löcher. Schwarze Löcher, Neutronen, Sterne, das sind alles. Das gab es bestimmt auch schon. Könnte dunkle Materie nicht einfach schwarze Löcher sein? Nein, weil sie nicht so kompakt ist.

02:46:51 Das wird nicht funktionieren. Ich habe gerade gesagt, wenn sie mehr davon wollen, und die wollen alle mehr Streams, Harald. Die sagen alle, auf jeden Fall, mehr Harald auf Twitch, auf jeden Fall mehr solcher Streams. Woher kam die immense Energie?

02:47:07 Peace Cake 71, ich habe gerade etwas ganz anderes gelesen, woher kam die immense Energie, die zum Urknall geführt hat? Tja, das ist natürlich die Frage nach dem Vorher. Also die einzige in gewisser Weise konsistente Antwort, die man geben kann, ist, das Universum ist aus Vakuumfluktuationen entstanden. Es gab eine Fluktuation, die sozusagen aus dem Gleichgewicht raus ist. Normalerweise ist alles gut und eine ist halt...

02:47:30 zu weit gesprungen und ist nicht wieder zurückgekommen. Und das wird allgemein als großer Fehler angesehen und hat sehr viele Leute sehr viel gemacht. Das ist der Klassiker, genau, den du da zitierst, wunderbar. Genau. Also, ist schwer zu sagen. Wissen wir nicht so richtig. Können wir nichts dazu sagen. Können wir vielleicht auch nie was dazu sagen. Könnt ihr Harald bitte darum bitten, sein Mikrofon etwas runterzuziehen, damit es nicht am Bart reibt? Danke. Ja, dann müssen wir das nächste Mal drauf achten. Vielleicht musst du dich gerade hinsetzen. Jawohl. Hallo. Gut.

02:47:59 Das sind doch mal Hinweise. Ja, vielen Dank für den Hinweis. Wir hören das jetzt, seit wir die Kopfhörer nicht mehr aufhaben, auch nicht selber. Ähnliche Frage wie vorhin. Lucifre schreibt, was ist Haralds schönster Physiker-Fact? Nicht nur Kosmologie, sondern die ganze Physik.

02:48:15 Entropie. Entropie? Ja. Entropie finde ich einen unglaublich starken Begriff, mit dem ich sehr, sehr, sehr viel verstehe. Also nicht nur, warum der Kaffee kalt wird, sondern auch, warum die Strahlung von der Röntgenstrahlung über die Ultraviolettstrahlung zur sichtbaren Lichtwürzeinfrarotstrahlung wird.

02:48:35 Ich kann verstehen, warum Maschinen so funktionieren, wie sie funktionieren. Über Entropie können wir auch einen eigenen Stream machen. Oh ja, da können wir noch den wunderbaren Kollegen Axel Gleiton einladen, der große Entropiker. Also Entropie ist sicherlich mein Favorite. Ja, kommt hier auch oft. Ich denke, ich kenne deine Antwort. Was sagst du zu weißen Löchern?

02:48:57 Gibt's nicht, danke. Auf Wiedersehen. Nächste Frage. 1963 hat Martin Schmidt den ersten Quaser entdeckt. Dann dachten alle, es sind weiße Löcher, aus denen Matthäus strömt. Genau das Gegenteil ist der Fall. Es sind schwarze Löcher, die die Materie in sich aufsaugen und dabei werden sie so hell, wird die Umgebung so hell, dass sie hellstrahlend sind. Also weiße Löcher ist auch so eine nette Vorstellung. Also weiße Löcher muss man vielleicht kurz sagen, das ist das umgekehrte schwarze Loch. Nichts kann rein. Also im Gegensatz zu nichts kann raus. Das Ding ist ja, bei weißen Löchern,

02:49:26 Die wären ja furchtbar auffällig. Also das hätten wir immer so, da müssten wir ja dauernd sehen, dass da Dinge im Universum sind, die... machen. Das ist nicht der Fall. Hier fragt Nerd2Nerd, könnte dunkle Materie ja auch ein Boson wie das Higgs-Boson sein? Das könnte sein. Die Teilchenwelt bietet eine ganze Menge an, jenseits des Standardmodells. Bis jetzt haben wir noch nichts gefunden. Wir bleiben Ergebnis offen. Da bleiben wir wirklich erst mal Ergebnis offen. Genau, ja.

02:49:54 Was ist, schreibt Jeffersonger, wenn dunkle Materie einfach nur emergente, gravitative Wechselwirkung oder ein Hintergrundfeld im Raum ist?

02:50:07 Das ist gar nicht so einfach von der Kante zu schubsen, das weiß man nicht so genau. Das könnte sehr wohl ein Feld sein, von dem wir noch nichts wissen, fünfte Wechselwirkung irgendwas kann sein, ist aber im Rahmen unserer Denkmöglichkeiten aktuell eher eine Rarität. Wir sehen ja, wie lokal bionische Materie, also leuchtende Materie, so wie du und ich,

02:50:31 auf diese Strukturbildung reagieren, auf diese Schwerkraftfelder, wo die dunkle Materie sich irgendwie verdichtet hat, konzentriert hat. Und das sieht nicht nach einem Feld aus, sondern das ist eine großräumige, gravitativ wirksame Schablone, die wir praktisch in der Raumzeit sehen. Und da gibt es, glaube ich, erstmal für uns keinen anderen Weg, als nach Teilchen zu suchen, weil Teilchen suchen können wir. Und wir waren bis jetzt immer erfolgreich.

02:51:00 Lullipop51 fragt, was ist deine Lieblingsformel, Harald? Meine Lieblingsformel? Da würde ich eine Gleichung nennen, die heißt Navier-Stokes-Gleichung, weil ich Hydrodynamik mache. Weißt du, was ich mal von dir... Da hatte ich, glaube ich, dich noch gar nicht in einer Vorlesung und da hieß es...

02:51:18 Es gibt diesen einen Bachelorenten, der musste eine Bachelorprüfung beim Harald Lesch machen und dann musste der die Navier Stokes Gleichung an die Tafel schreiben. Das war die große Horrorgeschichte, die sich über den Campus bewegt hat. Der Harry hat gefragt.

02:51:33 Was ist denn die Navier-Stokes? Schreiben Sie das mal hin. Schreiben Sie das mal auf. Das ist eine Gleichung, die beschreibt Strömungen. Und zwar auch turbulente Strömungen. Und Turbulenz ist so mein Spezialgebiet. Also komplexe Strömungen. Kannst du die auswendig, die Navier-Stokes? Naja, ich könnte sie jetzt hinschreiben. Das ist ein Teil. Ein längerer Prozess. Das beschreibt einfach, wie unter bestimmten Kräften Strömungen sich verhalten. Und da gibt es Viskosität.

02:52:00 Da gibt es möglicherweise, je nachdem wie schnell die Strömung ist, Turbulenz oder bleibt sie laminar und welche Art von Instabilität tauchen auf. Es gibt keine allgemeine Lösung für sie. Astrophysiker haben ja auch mal so ein Faible für diese Flüssigkeiten, weil große Gasmassen, Galaxienhaufen tendieren dazu, sich ähnlich zu bewegen wie Flüssigkeiten. Deswegen gucken wir uns das immer an.

02:52:21 Finde ich auch eine schöne Frage, Heisenberg847 fragt, was ist für Sie das spannendste ungelöste Rätsel des Universums, das sind Lösungen Sie gerne noch miterleben? Sind wir alleine im Universum. Aliens, ganz klar.

02:52:35 Was haben wir noch hier? Die Leute gehören überhaupt nicht auf. Twitch-Stream über Turbulenz wird gefragt. Wenn es eine maximale Temperatur in unserer Physik gibt, könnte dann über diese Temperatur ein weiteres Universum existieren mit eigener Physik? Das sind so Fragen, die wir halt nicht überprüfen können, experimentell. Insofern kann man dazu...

02:53:01 gar nichts sinnvolles sagen vielleicht ja ja ja ja kann ich einfach relativ wenig dazu sagen also jetzt wenn die fragen doch schon ein bisschen also ich hätte jetzt eigentlich ich hatte ich hatte jetzt so den eindruck wir sind jetzt an einem guten punkt angekommen wo wir wo werden noch mal so ein fazit für diesen für diese ersten 400.000 jahre ziehen denn wir haben ja wir haben ja tatsächlich

02:53:26 Diesen Zusammenhang zwischen Teilchenphysik, so wie man es in dem Film ja auch gesehen hat, oder das, was wir hier an der Tafel hatten, das ist ja schon schön, dass wir das so gut zusammenkriegen, dass es da eben keine Riesenlöcher gibt, die wir überhaupt nicht verstehen, sondern da gibt es ein Arbeitsprogramm, an dem können wir forschen, wir können viel und präzise forschen, wir können die Sorgfalt walten lassen, wir können detailreich sein, empfindlich sein mit den Experimenten.

02:53:51 Und damit eben an diesem Traum arbeiten, tatsächlich der Wahrheit über den Kosmos immer näher und näher zu kommen. Und das finde ich schon wirklich immer wieder beeindruckend, mit welcher Leidenschaft Menschen dahinter sind, sich an solche Grenzfragen zu wagen und dann auch nicht aufhören. Und so wie unsere Audience eben auch sagt, ja komm, mehr, mehr, mehr, mehr. Aber man muss auch mal sagen, ganz ehrlich gesagt, ich habe Hunger. Bist du durch?

02:54:20 Wir haben auch schon wieder Bart-Probleme. Wir haben schon wieder Bart-Probleme. Aber es kann doch nicht wahr sein. Ich glaube, wir sind eigentlich an einem guten Fazit, an einem guten Anfang angekommen. Ich habe hier noch eine wichtige Frage. Kann man über die Hintergründe erfahren, warum Twitch gepusht wird? Ja, natürlich. Wir machen immer Neues hier im ZDF. Wir bleiben ja nicht in der Vergangenheit stecken. Und wir brauchen Formate, wo wir die Zeit haben, über die größte Geschichte aller Zeiten zu reden. Also es ist ja...

02:54:48 Es ist ja nicht möglich, auf YouTube dreieinhalb Stunden Videos zu machen, da guckt ja wieder keine Sau am Ende. Aber hier schon. Und vergiss nicht, es gab ja auch Fernsehereignisse, da ist ewig nichts passiert und dann saßen dann viele Leute im Studio und haben eben...

02:55:02 stundenlang darauf gewartet bis zum beispiel den armstrong auf dem mond umgelaufen ist das war ja alles voll und dass wir das jetzt hier mal so machen können und was also so ausführlich haben wir noch nie gemacht und ich fand es eine tolle erfahrung muss ich sagen und außerdem sind ja auch andere leute auf twitch also youtube twitch zdf jahresfernsehen das ist ja andere wollen sie alle haben und wir wollen euch natürlich alle haben so ist es du bist

02:55:26 Der Mann des Fazits. Ich weiß, wenn wir Videos machen, ich schreibe dir immer so einen Fazitvorschlag vor und dann machst du irgendwas anderes. Und das ist aber immer gut. Das sagt man am Ende. Also erstmal, ich möchte dir danken dafür, dass wir beide das hier so super durchgezogen haben. Das ist das allerwichtigste Fazit. Es macht richtig Spaß. Ich habe nicht eine Minute jetzt, abgesehen davon, dass ich jetzt wirklich auch Junge habe, habe ich jetzt gedacht, jetzt ist es gut. Es hat wirklich ein großes Vergnügen gemacht. Wir sind ja auch in...

02:55:55 ganz wilde wilde teile da reingekommen ich glaube es sind ein paar leute da im geb wovon reden die denn da was der mit dem da los crazy und ich fand es toll und danke dir sehr und danke allen die uns zugeguckt haben empfehlt euch uns weiter so anzufangen ist schon mal genau das richtige und jetzt können wir mal gucken wird man demnächst

02:56:15 Den möchtest du zumachen. Den kann man eigentlich nichts hinzufügen. Vielen Dank, dass ihr dabei wart bei diesem Twitch-Experiment. Ich hoffe, dass dieses Experiment bedeutet, dass wir das öfter machen können. Ich hatte ganz viel Spaß. Danke, dass ihr so viele Fragen gestellt habt, dass ihr immer noch dabei wart. Harald hat sein Weißbeer bekommen. Wir konnten über das Universum sprechen. Und auch nochmal, um das nochmal zu sagen, diese Sendung ist hier im Studio völlig KI-frei gegangen. Ja, natürlich. Wir sind real. Hier sind alles richtige Menschen hier. Alles da. Alles gut.

02:56:44 Danke euch, wünschen euch noch einen schönen Abend. Danke an alle, die hier um uns rumstehen und das möglich gemacht haben. Und bis zum nächsten Mal. Super. So.