Sie ist die wahrscheinlich bekannteste Formel der gesamten Wissenschaft: E=mc², Einsteins Gleichung für die spezielle Relativität. Jetzt, genau 100 Jahre nach ihrer ersten Formulierung, haben neue Messungen diese Gleichung mit einer Genauigkeit von vier Zehnmillionsteln erneut belegt. Die Messungen repräsentieren gleichzeitig die präziseste Verifikation der Beziehung zwischen Masse und Energie, die bisher jemals erreicht worden ist.
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Den direkten Test der Einsteinschen Gleichung führten Forscher des Institut Laue-Langevin in Grenoble und des Massachussets Institute of Technology (MIT) in den USA gemeinsam durch. Er basiert auf der Prämisse, dass ein Isotop, das entsteht, wenn ein Kern ein Neutron aufnimmt, ein winziges bisschen leichter ist als die Summe der Massen des ursprünglichen Kerns und des freien Neutrons. Die Ursache: Das Energieäquivalent zu dieser „verschollenen“ Masse wird bei diesem Prozess als Gammastrahlenspektrum emittiert.
Diese von Einsteins Gleichung beschreibbare Massendifferenz ermittelten die Wissenschaftler gleich zweimal: Einmal am MIT in den USA, einmal am Institut Laue-Langevin in der Schweiz. In beiden Fällen nutzten die Forscher die beiden Silizium-Isotope 28-29Si und die beiden Schwefel-Isotope 32-33S als Versuchsobjekt. Dank des dabei eingesetzten weltweit hochauflösendsten Gammastrahlen Interferometer GAMS4 und der Vergleiche beider Messungen diesseits und jenseits des Atlantik gelang es, die Einsteinsche Gleichung bis auf weniger als fünf Zehnmillionstel genau zu belegen – mehr als 55 Mal genauer als bisher.
Für die Physiker ist dies nicht nur eine Bestätigung, sondern auch eine Erleichterung. Denn schon winzigste Abweichungen von der in der Gleichung postulierten Beziehung zwischen Messe und Energie hätten weitreichende Auswirkungen für das gesamte physikalische Weltbild angefangen bei den Bausteinen der Materie bis hin zur Evolution des gesamten Kosmos. Nach Ansicht der Forscher belegt die aktuelle Untersuchung jedoch auch, wie wichtig internationale Kollaborationen dieser Art sind, um noch tiefer in die noch bestehenden Geheimnisse der Naturwissenschaft einzudringen.
(Institut Laue-Langevin (ILL), 11.01.2006 – NPO)
