Ist Einstein bestätigt worden?


Lense-Thirring-Effekt: Die Erde verwirbelt Raum und Zeit


Die Gravitationstheorie Albert Einsteins – die Allgemeine Relativitätstheorie – macht zahlreiche verblüffende Vorhersagen, die noch längst nicht alle durch Experimente und Messungen zweifelsfrei bestätigt worden sind. Jetzt behaupten zwei Physiker, einen winzigen Relativitätseffekt nachgewiesen zu haben, der durch die Rotation einer Masse zustande kommt. Doch andere Forscher bezweifeln dies.

 

Die Gravitationstheorie Einsteins hat 1915 ihre abschließende Form erhalten. Darauf aufbauend, sagten die österreichischen Physiker Joseph Lense und Hans Thirring 1918 einen nach ihnen benannten Effekt voraus: Eine rotierende Masse, beispielsweise die Erde oder die Sonne, reißt das Raum-Zeit-Kontinuum mit sich fort und verwirbelt es wie ein sich drehender Quirl den flüssigen Honig. Allerdings ist der Lense-Thirring-Effekt selbst für ein so massereiches und schnell rotierendes Objekt wie die Erde äußerst geringfügig und daher schwer zu ermitteln.

 

Für den Nachweis des Lense-Thirring-Effekts haben die Vereinigten Staaten den Satelliten Gravity Probe B gestartet, der seit Ende April die Erde in 600 Kilometern Höhe umkreist. In seinem Innern befinden sich vier Kreisel, die in Rotation gehalten und kontinuierlich beobachtet werden. Die Verwirbelung des Raum-Zeit-Kontinuums sollte dazu führen, daß sich die Ausrichtung der Kreiselachsen im Raum in charakteristischer Weise ändert. Auf diese Weise will man den Lense-Thirring-Effekt mit einer Ungenauigkeit von nur einem Prozent messen.

 

Jetzt haben Ignazio Ciufolini von der Universität in Lecce (Italien) und Erricos Pavlis von der University of Maryland in Baltimore das Ergebnis einer anderen Messung vorgelegt, dem sie immerhin eine Ungenauigkeit von nicht mehr als zehn Prozent bescheinigen. Die beiden Forscher haben dazu die Bahndaten von zwei amerikanischen Satelliten ausgewertet, die die Erde in einer Höhe von 6000 Kilometern umrunden. Lageos und Lageos 2 sind zwei 60 Zentimeter große Kugeln, deren Oberfläche mit jeweils 426 Reflektoren bedeckt ist. Mit Laserstrahlen, die von der Erde aus auf die Satelliten gerichtet und von ihnen reflektiert wurden, konnte die Bahn der Satelliten im Laufe der letzten elf Jahre auf einige Millimeter genau vermessen werden.

 

Der Lense-Thirring-Effekt bewirkt eine Abweichung von zwei Metern pro Jahr zwischen der beobachteten und der vorhergesagten Bahn, die man mit Newtons Gravitationstheorie berechnet hat. Allerdings führen auch lokale Unregelmäßigkeiten des irdischen Schwerefeldes zu solchen Bahnabweichungen, die um ein Vielfaches größer sind als jene, die auf den Lense-Thirring-Effekt

zurückgehen. Ciufolini und Pavlis legten deshalb bei der Auswertung der Daten möglicht genaue Messungen des Erdschwerefeldes zugrunde, die man unter anderem mit den Satelliten Champ und Grace gemacht hatte. Nach Abzug der durch das Schwerefeld verursachten Bahnabweichungen kommen sie zu dem Ergebnis, daß der Lense-Thirring-Effekt 99 Prozent des von der Relativitätstheorie vorhergesagten Wertes hat, wobei sie einen Meßfehler von zehn Prozent angeben.

 

Andere Wissenschaftler, insbesondere die aus dem Forschungsteam von Gravity Probe B, bezweifeln die jetzt vorgelegten Ergebnisse. Sie sind der Meinung, daß die tatsächlichen Meßfehler wesentlich größer sind als die von Ciufolini und Pavlis angegebenen. Außerdem weisen sie darauf hin, daß die beiden Forscher das "richtige" Ergebnis schon vorher gekannt hätten. Endgültige Klärung werden wohl erst die mit Spannung erwarteten Ergebnisse von Gravity Probe B bringen.

RAINER SCHARF

Text: Frankfurter Allgemeine Zeitung, 3.11.2004, Nr. 257 / Seite 34