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Hochenergiephysik : In anderen Dimensionen

Bild: F.A.Z.

Gibt es mehr als drei Raumdimensionen, ließen sich vielleicht Schwarze Löcher im Labor produzieren. Das wäre erfreulicher, als es zunächst klingt.

          Oben-unten, rechts-links, vorne-hinten. Daß wir uns in drei Richtungen durch die Welt bewegen, erscheint so selbstverständlich, daß man lange nicht gefragt hat, warum es ausgerechnet drei sind. Einer der ersten, der die Frage aufwarf, war bezeichnenderweise ein mathematisch gebildeter Theologe.

          Ulf von Rauchhaupt

          verantwortlich für das Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.

          Edwin A. Abbott veröffentlichte 1884 seinen satirischen Roman „Flatland: A Romance of Many Dimensions“. Der Held, ein Quadrat namens A. Square, ist Bewohner des zweidimensionalen Flatland. Er bekommt eines Tages Besuch von einem kreisförmigen Wesen, das in Wahrheit eine Kugel ist, da es aus Spaceland kommt, wo man auch noch eine dritte Dimension kennt. Die Kugel beauftragt A. Square, in Flatland das „Evangelium von der dritten Dimension“ zu verkünden, was bei den Flatländern allerdings nicht gut ankommt. Sie werfen A. Square ins Gefängnis.

          Längst ein akzeptiertes Gebiet

          Wer bei uns von höheren Dimensionen predigt, hat dergleichen nicht zu befürchten. Mit parallelen Universen, von unserer Welt durch zusätzliche „Extradimensionen“ getrennt, operieren nicht nur etliche Folgen „Raumschiff Enterprise“. Auch für Physiker ist das mittlerweile Thema und zwar nicht nur für ein paar Käuze kurz vor der Pensionierung.

          „Es ist interessant wie dieses zu Beginn sehr umstrittene Gebiet heute von großen Teilen der Wissenschaft akzeptiert wird“, sagt Sabine Hossenfelder. Die junge Physikerin forscht an der University of California in Santa Barbara, promoviert hat sie in Frankfurt am Main über Extradimensionen. Für sie sind diese höheren Sphären freilich zunächst keine Sache der Erfahrung, sondern der Theorie. Denn der Ansatz, dem momentan die größten Chancen eingeräumt werden, eine einheitliche Beschreibung der Physik zu leisten, die Stringtheorie, funktioniert mathematisch nur, wenn der Raum nicht nur drei Dimensionen hat, sondern zehn.

          Warum spüren wir nur drei Dimensionen?

          Tatsächlich ist es vor allem die Sehnsucht nach der letzten vereinheitlichten Theorie, die das Evangelium von den höheren Dimensionen unter den Forschern verbreitet. Allerdings müssen sich die Stringtheoretiker oft anhören, daß sich die Ergebnisse ihrer Bemühungen experimentellen Überprüfungen weitgehend entziehen. Wenn es aber nach Forschern um Hossenfelders Frankfurter Doktorvater Horst Stöcker geht, könnten nun ausgerechnet die Extradimensionen das ändern.

          Warum wir von den zusätzlichen Dimensionen nichts merken, dafür haben die Stringtheoretiker eine elegante Erklärung: Während die vertrauten drei Raumrichtungen sich über mindestens 14 Milliarden Lichtjahre erstrecken, ist das in den übrigen sieben ganz anders. In ihnen kehrte ein Reisender schon nach Durchschreiten einer endlichen Spanne an seinen Ausgangspunkt zurück. Die Extradimensionen sind quasi aufgerollt - und zwar auf unmerklich kleinen Spannen. Der Stringtheorie reicht es, wenn sie gerade mal so groß sind, daß jene winzigen Fädchen (englisch Strings) hineinpassen, die nach dieser Theorie die fundamentalen Bausteine aller Dinge sind.

          Nur die Schwerkraft darf in höhere Dimensionen

          Nun ist so ein String unvorstellbar kurz. Er fände bereits in einem Raumbereich Platz, der um den Faktor einer Zahl mit 20 Nullen vor dem Komma kleiner ist als der Durchmesser Protons, also eines Wasserstoffkerns. Dieses typische String-Format heißt „Planck-Länge“, nach Max Planck, dem Erzvater der modernen Mikrophysik. In so klein aufgerollten Extradimensionen bewegten sich selbst Protonen nicht vom Fleck - aber nicht nur, weil sie viel zu groß dafür sind. Nach Ansicht der Stringtheoretiker können die bekannten Elementarteilchen unsere drei Dimensionen sowieso nicht verlassen. Nur den sogenannten Gravitonen, hypothetischen Teilchen, die in der Stringtheorie die Schwerkraft übertragen, stehen sämtliche Dimensionen offen.

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