Wie man das Nichts aus dem Gleichgewicht bringt
Physiker der Universitäten Jena und Graz berechnen Zeitentwicklung des Vakuumzerfalls.
Das Quantenvakuum entpuppt sich als komplexer Zustand ständig fluktuierender Quantenfelder, der physikalische Eigenschaften trägt. Die Physikergemeinde weltweit hofft, in wenigen Jahren eine besonders spektakuläre Eigenschaft dieses „Quantennichts“ beobachten zu können: den spontanen Zerfall des Vakuums in Paare von Materie- und Antimaterie-Teilchen in superstarken elektrischen Feldern. Diesem Ziel ist man dank neuer Forschungsergebnisse eines deutsch-österreichischen Physikerteams einen Schritt näher gekommen.
Den Wissenschaftlern aus Graz und Jena gelang es, die Zeitentwicklung des Vakuumzerfalls im Detail zu berechnen. Materie und Antimaterie-Teilchen zeigen demnach ein neuartiges selbstfokussierendes Verhalten und können so möglicherweise leichter entdeckt werden als erwartet.
Obwohl erste theoretische Überlegungen zum spontanen Zerfall des Vakuums ins Jahr 1931 zurückreichen, steckt ein umfassendes Verständnis noch in den Kinderschuhen. „Eine große Herausforderung der modernen theoretischen Physik ist die Beschreibung von Quantenfeldern fernab vom Gleichgewicht", erklärt Holger Gies, Leiter des Projektes. „Dieses Problem begegnet uns sowohl bei Phasenübergängen im frühen Universum, wie auch in vielen Experimenten der Festkörperphysik."
Daher kann ein experimenteller Nachweis des Vakuumzerfalls wie er möglicherweise durch Hochintensitätslaser in naher Zukunft geliefert werden kann, weit über das Fachgebiet hinausreichende Erkenntnisse liefern, hoffen die Forscher.
U. Jena / PH
