Der Physik-Nobelpreis würdigt die Erforschung des jungen Universums
Für ihre exakten Messungen und Interpretationen der kosmischen Hintergrundstrahlung sind die beiden Amerikaner John C. Mather und George F. Smoot mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet worden. Falls tatsächlich ein Urknall die Geburtsstunde des Universums eingeläutet hat, müsste das Echo heute noch wahrnehmbar sein, und zwar in Form einer Hintergrundstrahlung im Mikrowellen-Bereich. Dies hatten Physiker schon in den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts postuliert. Tatsächlich wurde dieses Echo des Urknalls dann 1964 erstmals eingefangen, was der Urknall-Theorie gewaltigen Auftrieb (und den Entdeckern damals schon den Nobelpreis) brachte.
Etwa 300 000 Jahre waren seit dem Urknall vergangen, die Ursuppe hatte sich so weit (auf rund 3000 Grad Celsius) abgekühlt, dass sich Atome bilden und sich Photonen (Lichtteilchen) erstmals ausbreiten konnten: Aus dem undurchdringlichen Feuerball entstand das durchsichtige Baby-Universum. Die zu diesem Zeitpunkt abgegebene Strahlung ist immer noch allgegenwärtig, hat sich aber seither empfindlich abgekühlt. Entsprechend ist diese Hintergrundstrahlung bloss noch weitab vom sichtbaren Spektrum im Mikrowellenbereich zu registrieren, als stamme sie von einem Gegenstand, dessen Temperatur gerade noch 2,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt liegt.
WIE EIN SCHIRM. Ein grosses Hindernis beim Einfangen der kosmischen Hintergrundstrahlung ist die Erdatmosphäre, die wie ein Schirm wirkt. Und da kommt der bei der Nasa tätige John C. Mather ins Spiel, einer der beiden frisch gebackenen Nobelpreisträger. Er war die treibende Kraft hinter dem Cobe-Projekt, mit dem die kosmische Hintergrundstrahlung vom Weltraum aus – und somit ungestört von atmosphärischen Einflüssen – erforscht werden sollte.
Mather liess auch nicht locker, als 1986 wegen der Challenger-Katastrophe sämtliche Space Shuttle-Flüge gestrichen wurden. Es gelang ihm, eine Rakete zu «organisieren», um seinen Cobe-Satelliten ins All zu spedieren. Ab 1989 kreiste Cobe über die Erdpole und drehte sich gleichzeitig um die eigene Achse. Mit Trichtern konnte er die Mikrowellenstrahlung gleichzeitig aus allen Richtungen einfangen, und schon nach neun Minuten war die Ernte eingefahren: Die Strahlung kam wie erwartet gleichmässig aus allen Richtungen, und das Spektrum entsprach den Vorhersagen.
Aber noch mehr: Auch das von Mathers Nobel-Kollegen George F. Smoot mit dem Cobe-Satelliten ins Weltall verfrachtete Experiment lieferte einen durchschlagenden Erfolg. Der in Berkeley (Kalifornien) lehrende Physikprofessor hatte sich zum Ziel gesetzt, nach Schwankungen in der Mikrowellenstrahlung zu forschen, die von minimalen Temperaturunterschieden im Universum zeugen könnten.
WÄRME-KARTE. Auch hier wieder Bingo: Zwar lagen die beobachteten Variationen im Bereich von bloss einigen Millionstel Grad, doch konnte George Smoot mit den vom Cobe-Satelliten gewonnen Daten eine Art Wärme-Karte des Universums zeichnen. Damit – so sind sich die Kosmologen einig – lässt sich erklären, wie und wo sich Materie erstmals zusammenklumpte und schliesslich Galaxien, Sonnen und Planeten entstanden. – Alles ein bisschen weit weg? Stimmt nicht. Denn die kosmische Hintergrundstrahlung, das Urknall-Echo, ist auch noch in unseren Wohnstuben zu hören. Oder vielmehr zu sehen auf den TV-Schirmen: als grauer Nieselregen, immer dann, wenn der Sender ausfällt.