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AstroGeo - Geschichten aus Astronomie und Geologie· Staffel 2· Folge 69

Vakuumzerfall: Wenn das Universum sich auflöst

Donnerstag, 13. April 2023 · 52 min

MP3

Shownotes

Für AstroGeo recherchieren wir regelmäßig eine ganze Geschichte. Nur wenn du uns finanziell unterstützt, bleibt der Podcast weiter kostenfrei. Danke! (astrogeo.de/unterstuetze-uns)

Es gibt Menschen, die fürchten sich vor dem Vakuumzerfall unseres Universums. Doch die gute Nachricht ist: Es spricht nicht viel für diese Art des Weltuntergangs. Und selbst wenn, könnten wir sowieso nichts dagegen unternehmen.

Franzi erzählt Karl in dieser Ausgabe des AstroGeo Podcasts die Geschichte des ultimativen apokalyptischen Szenarios: dem Vakuumzerfall. Tritt dieser ein, würde sich im Universum mit Lichtgeschwindigkeit eine Blase der Zerstörung ausbreiten und alles zerstören, was ihr in den Weg kommt. Was so schön schaurig klingt und leider nach hochkomplexer Quantenfeldtheorie und einer Menge Teilchenphysik müffelt, ist tatsächlich gar nicht komplett abwegig: Manche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind tatsächlich der Meinung, dass unser Universum nur „metastabil“ sei. Das soll heißen: Es ist zwar nicht sehr wahrscheinlich, dass unser Universum übermorgen ausgelöscht wird, aber irgendwann in einer paar Myriaden Jahren könnte es unweigerlich soweit sein.

Wem jetzt angst und bange wird, für die gibt es eine noch bessere Nachricht: Die Wissenschaft ist sich überhaupt nicht einig, ob es überhaupt irgendwann soweit sein wird. Denn was uns das Szenario des Vakuumzerfalls eigentlich erzählt, ist eine Geschichte darüber, dass wir noch lange nicht verstanden haben, was die Welt im Innersten zusammenhält.

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• Newsletter der Weltraumreporter (riffreporter.de/de/wissen/newsletter-weltraumr…)

• AstroGeo Podcast: Die ersten Gravitationswellenquellen zerfielen zu staub (riffreporter.de/de/wissen/astrogeo-podcast-gra…)

• Gravitationswellen: Eine Entdeckung, die die Welt erschütterte (riffreporter.de/de/wissen/astro-gravitationswe…)

Weiterführende Links

• WP: Vakuum (de.wikipedia.org/wiki/Vakuum)

• WP: Vakuumenergie (de.wikipedia.org/wiki/Nullpunktsenergie)

• WP: Quantenfeldtheorie (de.wikipedia.org/wiki/Quantenfeldtheorie)

• WP: Tunneleffekt (de.wikipedia.org/wiki/Tunneleffekt)

• WP: Higgs-Feld (de.wikipedia.org/wiki/Higgs-Mechanismus)

• WP: Elektroschwache Wechselwirkung (de.wikipedia.org/wiki/Elektroschwache_Wechselw…)

• Wie man die Entfernung von Gravitationswellenquellen messen kann: Measuring cosmic (physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.4090) distances with standard sirens (physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.4090) (Physics Today)

• YouTube: How Vacuum Decay Would Destroy The Universe (PBS Space Time, englisch) (youtube.com/watch?v=gc4pxTjii9c)

• WP (engl.): False Vacuum Decay (en.wikipedia.org/wiki/False_vacuum_decay)

Quellen

• Buch: Katie Mack – Das Ende von allem*: * astrophysikalisch betrachtet (2021) (piper.de/buecher/das-ende-von-allem-isbn-978-3…)

• Fachartikel: Is our universe metastable? (1982) (nature.com/articles/298633a0)

• Fachartikel: Gravitational effects on and of vacuum decay (1980) (journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD…)

• Fachartikel: Black holes as bubble nucleation sites (2014) (link.springer.com/article/10.1007/JHEP03(2014)081)

• Fachartikel: Fate of the false vacuum: Semiclassical theory (1977) (journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD…)

• Fachartikel: Cosmological Aspects of Higgs Vacuum Metastability (2018) (frontiersin.org/articles/10.3389/fspas.2018.00…)

• Fachartikel: False Vacuum Decay (2022) (arxiv.org/abs/2205.03140)

Transkriptvom Podcast bereitgestellt · Zeitmarken springen hin

Karl Urban Hallo bei Astrogeo, dem Podcast der Weltraumreporter. Ich bin Karl Urban.

Franziska Konitzer Und ich bin Franzi Konitzer.

Karl Urban Und wir sind zwei Wissenschaftsjournalisten. Franzi ist Astrophysikerin, die an der Uni nie auch nur eine Vorlesung zur Teilchenphysik belegt hat. Das wird noch relevant für diese Folge. Und ich bin, hat sie mir gesagt, ich weiß ja noch nicht, worum es geht, ich bin Geologe, ich habe hier sowieso gar keine Ahnung von irgendwas.

Karl Urban Und deswegen bin ich auch froh, dass ich solche Vorlesungen während des Studiums gar nicht mehr anhören musste.

Franziska Konitzer Du Glücklicher.

Karl Urban In diesem Podcast, es klingt schon ein bisschen durch, erzählen wir uns gegenseitig Geschichten, die uns entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert haben, zu denen habe ich schon einen gewissen Zugang, oder die vor allen Dingen Franzi in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert hat.

Franziska Konitzer Und bevor ich loslege, in den Untiefen des Universums was Schönes für dich aufzustöbern, gibt es kurz etwas Eigenwerbung, die die meisten von euch wahrscheinlich verpassen, weil sie sonst ganz am Ende der Folge kommt. Aber ich will euch heute nichts verkaufen, sondern euch erzählen, dass dieser Podcast ja über die Riff Reporter erscheint. Das ist eine journalistische Genossenschaft.

Franziska Konitzer Da gibt es bei den Riff Reportern verschiedene Korallen, nennen wir dies, zu verschiedenen Themenfeldern. Und Karl und ich sind in der Koralle der Weltraum Reporter aktiv. Dass die Choralle sich eben thematisch mit dem Weltraum und Astrophysik und Astronomie und Raumfahrt beschäftigt. Und was ich gerade versuche, euch anzudrehen, ist ein Newsletter-Abo der Weltraumreporter.

Franziska Konitzer In dem Newsletter halten wir euch regelmäßig, aber nicht zu oft, versprochen, nicht dreimal in der Woche und auch nicht einmal in der Woche, auf dem Laufenden, was wir Weltraum Reporter im und außer dem Podcast sonst noch tun. Und das Newsletter-Abo ist natürlich gratis, die Newsletter auch und den Link dazu habe ich in die Shownotes für diese Folge gepackt und, Das war's dann mit dem Werbeblock, weiter im Programm. Und der Frage, Karl, weißt du denn noch, welche Geschichte ich dir beim letzten Mal erzählt hab?

Karl Urban Also, letztes Mal war irgendwas mit Riesenstern und schwarzen Löchern.

Franziska Konitzer Korrekt.

Karl Urban Das war noch ein bisschen unkonkret, ne? Also, es ging um schwarze Löcher, die miteinander verschmelzen, was wir wissen, seit wir Gravitationswellen messen können. Und da sind eigentlich viele von denen, die da verschmelzen, zum Massereich, um wirklich existieren zu dürfen, also oder so häufig miteinander zusammenzustoßen.

Karl Urban Also die Frage war, wie diese kompakten Doppelsysteme überhaupt entstanden und wie sie relativ schnell in kosmischen Maßstäben so nah zueinander kommen, dass sie verschmelzen können.

Franziska Konitzer Genau, richtig. Du schaust ein bisschen, schaust froh, dass du es hinter dir hattest. Du hast recht, es ging darum, dass eben verschmelzende schwarze Löcher Gravitationswellensignale erzeugen und man es theoretisch noch nicht so ganz hinbekommt, zu erklären, wie es eigentlich dazu kommt oder wie sie das eben schaffen, also nicht, wie sie die Gravitationswellen erzeugen, sondern wie sie es schaffen, sich so nahe zu kommen, dass sie überhaupt miteinander verschmelzen.

Franziska Konitzer Zu der Folge haben wir ein bisschen Feedback bekommen. Zunächst eine Frage von Sören über die Astrogeo-Webseite. Er hat gefragt, woher weiß man, was da verschmilzt und wie kann man die Entfernung bestimmen, gerade wenn etwas Milliarden Lichtjahre entfernt passiert? Das war ja auch bei diesem allerersten gemessenen Gravitationswellensignal der Fall. Die beiden schwarzen Löcher, die da verschmolzen sind, befanden sich in einer Entfernung von 1,3 Milliarden Lichtjahren.

Franziska Konitzer Und die kurze Antwort, Sören, ist, dass man das alles aus der Gravitationswelle selbst berechnen kann, also auch die Entfernung, wie weit das weg war. Und das hat grob gesagt, was damit zu tun, dass ich aus der Gravitationswelle selber, wie die Form und die Amplitude etc. pp., wie die absolute Helligkeit in Anführungszeichen ist dieses Signals.

Franziska Konitzer Und das kennt man auch aus der beobachtenden Astronomie mit elektromagnetischen Wellen. Wenn ich die absolute Helligkeit einer Quelle kenne. Dann kann ich ja auch die relative Helligkeit auf der Erde messen, also wie hell ich es sehe auf der Erde. Und weil diese Helligkeit mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, kann ich daraus dann auf die Entfernung schließen.

Franziska Konitzer Wie genau das vor der Gravitationswellen funktioniert, müsste ich mir für eine eigene Folge aufheben. Da wird es dann ein bisschen komplizierter, aber es funktioniert. Es funktioniert sogar so gut, dass man für solche Signale den Begriff der Standard-Sirene geprägt hat. Sirene, weil man ja Gravitationswellen eher hört, als den sieht.

Franziska Konitzer Und das ist analog zur astronomischen Standardkerze, also einer Lichtquelle, deren absolute Helligkeit bekannt ist.

Karl Urban Das ist auch ja keine elektromagnetische Helligkeit, sondern eine Gravitationswellenhelligkeit, ne?

Franziska Konitzer Genau, genau. Also Helligkeit sage ich jetzt immer nur analog. Man kann auch Lautstärke sagen, wenn es einem lieber ist.

Karl Urban Das ist alles letztendlich… Genau, es ist schon witzig, weil es sind ja auch keine Schallwellen, aber es sind halt Wellen und ja, es ist interessant. Aber Standardsirene finde ich gut, das werde ich mir merken.

Franziska Konitzer Standardsirene, also es heißt auch eigentlich Standard Siren. Ich weiß nicht, ob wir alle nur noch, ob wir alle nur noch Englisch oder ob es im Deutschen einen sexieren Begriff gibt, aber Standardsirene finde ich eigentlich nicht schlecht. Aber die zweite Frage war, woher weiß man, was da verschmilzt?

Franziska Konitzer Die Masse der beiden Objekte kennt man ja aus dem Gravitationswellensignal selber. Und tatsächlich gibt es daran aber nix, dass dir dann sagen würde, oh, da verschmelzen zwei schwarze Löcher oder oh, da verschmilzt ein schwarzes Loch und ein Neutronenstern. Aber du kannst es daraus schließen, dass es in diesem konkreten Fall des ersten Signals gab es nichts im Universum, was so dicht und so massereich sein könnte, außer schwarze Löcher.

Franziska Konitzer Also so massereiche Neutronensterne gibt es nix. Es müssen also zwei schwarze Löcher gewesen sein. Aber es ist richtig, gerade bei leichteren Kandidaten muss man dann irgendwie weiter gucken, ob man noch was anderes findet, was einen Hinweise darauf gibt, was das nun genau war, aber letztendlich ein informierter, ...

Franziska Konitzer Schluss aus den gegebenen Daten. So, das also Sören, ich hoffe, ich habe deine Fragen beantwortet. Wie gesagt, wenn euch oder dich, Karl, Entfernungsmessungen im All noch mehr interessieren, darüber kann ich eine ganze Reihe machen, weil ich liebe Entfernungsmessungen im All. Aber normalerweise finden die Leute das nicht spannend genug, leider.

Karl Urban Aber unsere Hörer ganz bestimmt, ganz bestimmt.

Franziska Konitzer Das zweite Feedback, der vollkommen berechtigte Hinweis mehrmals, dass ich mich bei meinem letzten Science-Haiku erzählt habe.

Karl Urban Ja, das ist mir nicht aufgefallen.

Franziska Konitzer Das ist okay. Wir haben einfach nicht mitgeklatscht. Also Science-Haiku, ganz kurze Gedichte, drei Zeilen. Erste Zeile, fünf Silben. Zweite Zeile, sieben Silben. Letzte Zeile, fünf Silben wieder.

Karl Urban Fünf Silben wieder.

Franziska Konitzer Und in der letzten Zeile, fünf Silben. Und in der letzten Zeile habe ich Gravitationswelle gesagt. Und das hat sechs Silben. Ja, das weiß ich inzwischen auch. Und ja, Entschuldigung, Ich habe für das Haiku für diese Folge fünfmal nachgezählt oder auch sechsmal. Mal gucken, ob ich es hinkriege.

Karl Urban Also ich werde mitklatschen heute, Franzi.

Franziska Konitzer Ja, mach, mach, go.

Karl Urban Zumindest in Gedanken. Ja, ich finde, wo gehobelt wird, fallen Späne oder fallen Silben oder kommen welche dazu. Das ist halt so. Das ist okay, aber ich finde diese Science-Haiku sehr schön. Also ich habe ja irgendwie keinen so richtigen Zugang zum Dichten, also vielleicht habe ich es auch nie so richtig probiert, aber du probierst es wenigstens. Ich finde, das muss man anerkennen.

Franziska Konitzer Okay, dann würde ich sagen, sind wir … Jetzt klangst du wie eine Sportlehrerin, die mir mal aus Gnade eine Vier gegeben hat. Die so, eigentlich wäre es eine Fünf gewesen, aber du hast dich so angestrengt.

Karl Urban Sie hat sich stets bemüht. Ja. Ja. Also Franzi, Ausgabe 69, das heißt, du hast mir heute eine Geschichte mitgebracht und ich hoffe sehr, auch ein Science-Haiku.

Franziska Konitzer Ja, das habe ich tatsächlich mitgebracht.

Karl Urban Sehr schön.

Franziska Konitzer Und wir probieren es nochmal mit den sieben Zählen. Also pass auf. Erst ist alles da, urplötzlich auf einmal nichts. Irgendwie schade. Um was geht's?

Karl Urban Ähm, Quantenfluktuation.

Franziska Konitzer Das ist tatsächlich richtig, irgendwie so im erweiterten Sinne. Es geht heute um einen Hörerwunsch, und zwar von einem Hörenden, dessen Gesuch uns über Mastodon erreicht hat. Er hat geschrieben, könnt ihr mal was über Vakuumzerfall machen? Und dann hat er noch einen ganzen Fragenkatalog mitgeschickt, den ich hoffentlich umfassend abarbeiten kann in dieser Folge.

Franziska Konitzer Also kurz gesagt, dass Too Long, Didn't Read ist, das Vakuumzerfall, auch gerne durchs Internet und durch irgendwelche Foren, geistert als das ultimative apokalyptische Szenario. Es ist ein Weltuntergang mit Lichtgeschwindigkeit. Oder auch ein schönes Schauerszenario, um bei jungen Physikerinnen und Physikern Eindruck zu schinden, damit das für sich echt gemein sein kann.

Franziska Konitzer An dieser Stelle herzlichen Dank an den ehemaligen Kollegen, dem er beim Mittagessen davon erzählt hat und mir damit noch mehr den Appetit auf das eklige Kantinenessen verloren hat, als das eh schon der Fall war. Aber, also das ist Vakuumzerfall, Weltuntergang mit Lichtgeschwindigkeit und eine Gefragen des Hörers war eben Vakuumzerfall.

Franziska Konitzer Also was ist Vakuumzerfall? Konkret ist es eine Blase der Zerstörung, die sich mit Lichtgeschwindigkeit im Universum ausbreitet und alles vernichtet, was ihr in den Weg kommt, weil sie im Inneren der Blase einen ganzen Sack neuer Naturgesetze in sich trägt. Und zurückhaltender formuliert ist ein Vakuumzerfall, der Phasenübergang des Universums von einem Falschen in ein echtes Vakuum.

Karl Urban Ich finde, das klingt so, als hätte Captain Picard das irgendwann schon mal aufgehalten.

Franziska Konitzer Ja, die Frage des Hörenden, wie könnte man diesen Effekt aufhalten, beantworte ich mit gar nicht. Deshalb ist es ja das ultimative apokalyptische Szenario. Das Gute daran ist, da sich so eine Blase der Zerstörung mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, hätten wir keinerlei Vorwarnungen und wären einfach so von einem Moment zum anderen weg.

Franziska Konitzer Also man wüsste auch nicht, was da auf einen zukommt.

Karl Urban Schmerzfrei, ja, sehr gut.

Franziska Konitzer Genau. Und warum weiß man nicht, was da auf einen zukommt? Weil sich diese Blase der Zerstörung eben mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet und da auch Licht, naja, mit Lichtgeschwindigkeit reißt, sähe man einfach nichts. Weil ja, der Vakuumzerfall breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Dann kam die Frage, was ist danach?

Franziska Konitzer Nichts oder ein Universum mit neuen Naturgesetzen? Kann ich sagen, da ist man sich uneinig, aber wahrscheinlich eher nix. Zweite Antwort wäre, darüber brauchen wir auch keine Gedanken zu machen, weil wir sind danach auf jeden Fall weg. Weil wenn man auch nur ein, ich sag mal ein Naturgesetz oder eine Teilchenwechselwirkung ändern würde, so wie sie im Moment stattfindet, dann würde eh alles auseinanderfliegen.

Franziska Konitzer Und das würde auch das Ende von allem, so wie wir es kennen, eben bedeuten. Dann war noch die Frage, wie kann man ihn sich vorstellen? Und darauf würde ich antworten, das willst du nicht. Aber die ehrliche Antwort lautet auch, gar nicht. Also ich kann mir das auch nicht vorstellen. Das waren also die die einige der Fragen von unserem Hörenden. Soweit dazu.

Franziska Konitzer Aber ist ja auch erstmal die Frage, woher kommt diese Idee des, ich sag mal in Anführungszeichen, perfekten Weltuntergangs? Und hier kommt die Teilchenphysik ins Spiel. Die ist nämlich streng genommen daran schuld, beziehungsweise die Quantenfeldtheorie.

Karl Urban Ich wollte gerade sagen, jetzt kommt deine Vorlesung in Teilchenphysik, oder?

Franziska Konitzer Ja genau, weil der Disclaimer an dieser Stelle ist, da ich Physik mit Astrophysik studiert habe, habe ich an der Uni alle Vorlesungen über Teilchenphysik verpasst bzw. verpassen dürfen. Ja, also in Teilchenphysik. Bin ich nicht so firm. Aber ich habe mich für die, für diese Folge an einem Kapitel eines Buches orientiert, was da heißt, das Ende von allem, von der Astrophysikerin, lustigerweise, Katie Meck geschrieben.

Franziska Konitzer Da listet sie nämlich diverse apokalyptische Szenarien aus der, aus der Astrophysik auf und da ist auch der Vakuum-Zerfall drinnen. Und ein weiterer Disclaimer, das Buch hatte ich mal als Rezensionsexemplar erhalten, weil ich es rezensiert habe. Im Moment weiß ich allerdings nicht mehr, ob die gut oder schlecht war.

Franziska Konitzer Aber ich glaube, ich fand sie gut. Lange Rede, kurzer Sinn. Ich gebe mein Bestes, das alles irgendwie zu erklären, mit dem Vakuum zu fallen. Aber wehe, mich fragt jemand hinterher, Karl, wie genau der Higgs-Mechanismus funktioniert. Weil die ehrliche Antwort darauf lautet, ich weiß es nicht und ich habe keine Lust, das rauszufinden.

Karl Urban Das ist klar. Ja, also ich hoffe, ihr Hörer da draußen, genau, schreibt euch das hinter die Ohren.

Franziska Konitzer Aber du kannst auch sicher sein, dass ich dich in den Quiz am Ende der Folge nicht fragen werde wieder Higgs-Mechanismus funktioniert. Also ich hatte ja eben schon das böse Wort in den Mund genommen, nämlich in Quantenfeldtheorie. Und Vakuum-Zerfall, da fragt man sich ja dann erstmal, ja welches Vakuum denn?

Franziska Konitzer Ist unser Vakuum nicht schon leer genug? Das ist, das ist, die Begrifflichkeiten sind ein bisschen, sind ein bisschen schwierig. Also in der Quantenfeldtheorie werden verschiedene Arten von Vakua unterschieden. Es gibt ein falsches Vakuum und ein richtiges Vakuum. Und ein falsches Vakuum ist abstrakt gesagt ein Energiezustand von, dem Quantenfeld, wobei es eben Energiezustände gibt, die tatsächlich noch niedriger sind in der Energie, also noch stabiler.

Franziska Konitzer Also die liegen energetisch tiefer und das, das echte Minimum, der echte niedrigste Energiezustand, wie auch immer er ausschaut, ist dann das echte Vakuum. Kannst du mir soweit folgen?

Karl Urban Ja.

Franziska Konitzer Und deshalb ist eigentlich diese Sache mit dem Vakuumzerfall, eigentlich sollte man es nennen falscher Vakuumzerfall, weil diese Gedanken oder Theorien oder Annahmen des Vakuumzerfalls, da geht es eben darum, dass das Universum oder eines der Quantenfelder, die sich durchs Universum ziehen, zerfällt, also übergeht von einem falschen in ein echtes Vakuum.

Franziska Konitzer So, genau. Soweit dazu. Aber was sind Quantenfelder? Ist ja auch erst mal die Frage. Also was soll das, wo sind die? Die kann man sich leider Gottes auch nicht wirklich vorstellen. Die Quantenfeldtheorie ist entstanden aus dem Versuch, die spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein, also die Sache mit den Zügen und den Signalen und dem Licht, also da, wo es noch nicht böse wird mit der Raumzeit, also die spezielle Relativitätstheorie und die Quantenmechanik miteinander in Einklang zu Quantenmechanik ist ja die Welt des Allerkleinsten, ich sag mal, dieser Welle, Teilchendualismus und Schrödingers Katze und das Heisenbergsche Unschärfe, die Heisenbergsche Unschärferelation, das kommt alles aus der Quantenmechanik.

Franziska Konitzer Und die Quantenfeldtheorie nimmt das jetzt und vereinigt das mit der speziellen Relativitätstheorie und dann kommt man eben bei der Quantenfeldtheorie raus und kann damit dann eben weiterrechnen und seine Schlüsse draus ziehen. Prinzipiell ist ein physikalisches Feld, also wenn ich sage, das hier ist ein Feld, das ist auch ein bisschen abstrakt, aber das kann man noch ganz gut verstehen, finde ich.

Franziska Konitzer Ein Feld ist einfach zum Beispiel, wenn du jetzt in deinem Zimmer sitzt, Karl, und du nimmst an jedem Punkt in dem Zimmer die Temperatur, also überall. Und dann könntest du das auf einem dreidimensionalen Koordinatensystem einzeichnen, weil das Zimmer ist ja 3D, und dann hättest du die räumliche Verteilung einer bestimmten physikalischen Größe in dem Sinne der Temperatur und das ist ein Feld.

Franziska Konitzer Dann hättest du das Temperaturfeld in deinem Zimmer erfasst. Es gibt auch elektromagnetische Felder natürlich, da kennt man es vielleicht noch ein bisschen eher her. Da ist ja auch immer die Frage, Was ist das eigentlich? Es gibt die physikalische Größe an verschiedenen Punkten, an allen Punkten. Und dann kommt das quasi das Quantenfeld ins Spiel, das ist das, das elektromagnetische Feld gehört letztendlich auch dazu, weil in der Betrachtung der Quantenfeldtheorie gehört zu Feldern auch lokale Anregungen.

Franziska Konitzer Es wird immer schlimmer, du schaust immer unglücklicher.

Karl Urban Alles gut, ich versuche dir zu folgen, mehr kann ich nicht tun.

Franziska Konitzer Es gibt lokale Anregungen und für das elektromagnetische Feld ist diese lokale Anregung zum Beispiel das Lichtteilchen, das Photon, das gehört zum elektromagnetischen Feld. Und wie kann man diese Teilchen erzeugen? Man kann die Quantenfelder anregen, energetisch anregen, indem man ihnen Energie zuführt und wenn man ihnen genau die richtige Energie zuführt, die richtige Menge an Energie, dann entstehen eben diese Feldquanten und für das elektromagnetische Feld ist das Feldquant das Photon, also das Lichtteilchen.

Franziska Konitzer So viel zu der Frage, was sind Quantenfelder. Es gibt noch viel mehr Quantenfelder. So, aber in dieser Betrachtungsweise sind in unserem Universum eben die Quantenfelder dafür für eigentlich alles verantwortlich, weil sie machen ja letztendlich auch die Teilchen bzw. Die Teilchen sind Anregungen dieses Feldes und die Quantenfelder wechselwirken auch untereinander und natürlich die Teilchenwechsel wirken auch untereinander der verschiedenen Felder und dieser ganze Kladderadatsch, sage ich jetzt mal, führt dazu, dass es in unserem Universum die Teilchen gibt, die es gibt, die Wechselwirkungen gibt, die es gibt und letztendlich auch die Kräfte, die es gibt, alles zusammen sorgt für unsere Naturgesetze.

Karl Urban Das ist quasi eine Eigenschaft des Universums an jedem Punkt, ne?

Franziska Konitzer Genau, eine Eigenschaft oder sehr viele Eigenschaften des Universums an jedem Punkt.

Karl Urban Sich überlagernde Eigenschaften, genau.

Franziska Konitzer Um mal wieder zurück zum Vakuum zu kommen, heißt es also, dass selbst wenn du einen Raum hast, wir definieren ja oder in der Allgemeinvorstellung ist ja ein Vakuum einfach nur ein komplett leerer Raum, also keine Teilchen, kein, wobei kein Licht auch streng genommen, also nix, gar nix. Aber in der Quantenfeldtheorie heißt es dann eben selbst ein komplett leerer Raum ist eben nicht komplett leer, weil da sind ja immer noch diese Quantenfelder.

Franziska Konitzer Da ist vielleicht keine lokale Anregung des Quantenfels in dem Moment. Also kein Teilchen, aber das Quantenfeld an sich ist immer noch da. Und da kommen wir wieder zu unserem Vakuumzerfall und diesen Energiezuständen, von denen ich eben schon gesprochen habe. Weil so ein Quantenfeld hätte auch gerne seinen niedrigsten Energiezustand, in dem es sich befindet, weil nur dann ist es wirklich stabil.

Franziska Konitzer Wenn das Quantenfeld wirklich im niedrigsten Zustand ist, der ihm genehm ist, dann ist es wirklich stabil. Man stellt sich das auch immer vor wie so einen Potentialtopf oder man kann es darstellen als eine Art Parabel, also auf jeden Fall einen oder ein umgekehrter Berg, das geht auch. Und der niedrigste Zustand ist der niedrigste Punkt in diesem Potentialtopf.

Franziska Konitzer Dann muss man Energie aufwenden, um sich in diesem Topf hoch zu bewegen und tut man das nicht, dann kehrt das Feld wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Schön zum Minimum. Und dann kann man sich natürlich vorstellen, wenn das wirklich der niedrigste Energiezustand ist und das einfach nur angeregt wird und dann geht es wieder zurück, dann ist ja alles gut, dann kehrt es immer wieder zurück, ist stabil.

Franziska Konitzer So, aber was ist, wenn bei diesem Potentialtopf eben nicht im Grunde genommen eine unendlich große Wand hoch folgt, sondern ein Hügel, so ein Hügel und danach geht es nochmal runter. Aber nicht so weit runter wie in dem wirklichen, in dem wirklichen Minimum, sondern nur… Das ist wie so ein Seitenabzweig. Ja, so ein Seitenabzweig tatsächlich.

Franziska Konitzer Und das ist ein sogenanntes falsches Minimum. Wenn sich ein Quantenfeld eben in diesem Zustand befindet, dann würden wir in unserem vorgestellten Potentialtopf, oder das Quantenfeld in seinem vorgestellten Potentialtopf eben nicht ganz unten sitzen, sondern in so einer Senke, in so einem Hubbel daneben.

Franziska Konitzer Und da ist man ja auch erst mal sicher, weil da kommt ja auch wieder ein Hügel, aber der ist ja eben nicht so hoch wie der echte Hügel, sage ich mal. Und dann könnte es ja passieren, dass irgendwas passiert, was dieses Quantenfeld über diesen Hügel entweder drüber hebt, also was ihm so viel Energie zuführt, da macht es schwupps, geht auf den Hügel rauf und fällt natürlich sofort in den echten tiefen Potentialtopf rüber.

Franziska Konitzer Oder, und das ist richtig fies, das ist tunnelt. Quantentunneln ist ja das, wo, von Teilchen kennt man, das kann man sich vielleicht ein bisschen besser vorstellen, wo ein Teilchen eigentlich nicht genug Energie hat, um so eine energetische Barriere, so einen Hügel zu überwinden, aber trotzdem einfach den Weg ab durch die Mitte wählt und einfach durchtunnelt, obwohl es eben nicht dazu genug Energie hat.

Franziska Konitzer Das kennt man von radioaktivem Zerfall, der funktioniert so. Kennt man von Kernfusionen in der Sonne, die funktioniert nur so effizient, wie sie funktioniert, aufgrund des Tunneleffektes. Und das kennt man aus den Flash-Speichern in USB-Sticks, die basieren nämlich auf diesem Prinzip des Tunnels.

Karl Urban Das ist eine schöne Aufzählung. Kernfusion, Kernspaltung.

Franziska Konitzer Ja, wir machen es alles auf einem Jungle.

Karl Urban Alles, was das Universum lebenswert macht.

Franziska Konitzer Das Ding ist, du kannst für ein einzelnes Teilchen oder in dem Sinne wäre es ein Quantenfeld oder ein einzelner Punkt im Quantenfeld, du kannst nicht vorhersagen, ob das jetzt tunneln wird oder nicht, aber du kannst eine Wahrscheinlichkeit angeben. Also für ein einzelnes geht es nicht, aber du kannst eine Wahrscheinlichkeit angeben. Und dann ist natürlich die Frage so, wenn dieses Quantenfeld jetzt eigentlich in diesem falschen Potenzial, in diesem falschen Energieminimum, in diesem falschen Vakuum ist, was ist, wenn es da einfach durchtunnelt und dann in das richtige Vakuum eintritt.

Franziska Konitzer So und wenn es das tut, wie sähe das für uns im Universum aus? Also ich habe ja bis jetzt irgendwie so abstrakt von Quantenfeldern gesprochen, die eben das Universum durchziehen. Was würde passieren, wenn eines dieser Quantenfelder entweder, indem man ihm super viel Energie zuführt oder indem es den Tunnel-Effekt anwendet und sagt Tschüss, ab ins Minimum.

Franziska Konitzer Was würde dann im Universum passieren? Was passieren würde ist, wenn das an einer Stelle im Raum passiert, dann wollen alle anderen auch. Das ist ja nicht, wie gesagt, das ist immer noch ein Quantenfeld und das ist ja mit dem Rest des Universums verbunden. Also sagen wir mal, es passiert an einer Stelle, dann wechselwirkt es ja mit seiner Umgebung und das hat etwas damit zu tun, dass die weiteren Punkte des Quantenfeldes auch alle dann in dieses energetische Minimum kommen wollen.

Franziska Konitzer Also es kugelt nicht nur ein Punkt in das Minimum rein, sondern das breitet sich aus, alles, also das ganze Feld will dann in sein Minimum eintreten. Aber es ist ja ein bisschen höheres Energieniveau, also… Nee, du musst dir vorstellen, ich spreche jetzt immer so abstrakt von diesem Quantenfeld, du musst dir vorstellen, alle Punkte im Quantenfeld, Punkte ist wahrscheinlich auch nicht ganz richtig, aber alle Punkte im Quantenfeld sind in diesem lokalen Minimum, also in diesem falschen Minimum, in diesem falschen Vakuum, alle, weil das Quantenfeld ist ja erstmal 1, aber wenn sobald ein Teilchen erstmal ins richtige Minimum, oder ein, nicht ein Teilchen, ein Punkt erstmal ins richtige Minimum eingetreten ist, dann breitet sich das aus. ein bisschen so, wie wenn du in der...

Franziska Konitzer Wie kann man sich das vorstellen, weil das ja eigentlich ein Phasenübergang ist, wie ein kochender Topf Wasser. Du hast eine Blase, die bildet sich vielleicht an irgendeinem Nukleationskeim oder whatever und die Blase wird ja auch dann immer größer, weil sich dieser Phasenübergang von flüssig zu gasförmig, der breitet sich einfach aus.

Franziska Konitzer Weil alle anderen wollen dann auch. Das kann man sich auch so ein bisschen vorstellen. Also alle anderen, oder das ganze Feld will dann mitmachen, in dieses echte Vakuum einzutreten, in dieses echte Minimum. Und deshalb bildet sich diese Blase der Zerstörung. Es fängt an einem Punkt an und dann breitet sich das mit Lichtgeschwindigkeit im Raum aus, dass diese Blase dann immer größer wird.

Franziska Konitzer Und diese Blase ist letztendlich nichts anderes als, wo sie quasi den Raum außenrum beührt, findet quasi dieser Phasenübergang statt, dieser Durchschritt. Und deshalb breitet sich das mit Lichtgeschwindigkeit aus und im Inneren der Blase, also außen weiß man ja davon nix, weil breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und außen gelten weiterhin die alten Naturgesetze oder unsere Naturgesetze und unsere Wechselwirkungen und alles mögliche und so fort.

Franziska Konitzer Aber im Inneren der Blase ist ja dieses eine Quantenfeld in sein neues echtes Vakuum eingetreten. Und weil aber die Quantenfelder, so wie sie jetzt sind, für unsere bekannten Naturgesetze und Wechselwirkungen Kräfte sorgen, kann man sich ja vorstellen, wenn das in ein Quantenfeld in einen neuen Zustand eintritt, dann ist ja alles andere auch irgendwie anders.

Franziska Konitzer Also es wechselwirkt ja mit allen und ist blöd. Also und deshalb gibt es innerhalb der Blase dann eben was ganz Neues, aber auf jeden Fall was radikal anderes als vorher. Ob es dann überhaupt noch die Kräfte sich so austarieren, dass es Atome geben kann oder ob dann, weiß ich nicht, die Teilchen überhaupt noch so wechselwirken wie vorher ist halt auch die Frage, wahrscheinlich eher nicht.

Franziska Konitzer Und deshalb ist es eben für uns... Das Universum, so wie es jetzt wäre, wäre es einfach nur ganz anders als vorher, aber das alte wäre unwiederbringlich zerstört. So. Schnüff.

Karl Urban Schnüff.

Franziska Konitzer Genau. Schnüff. Und damit sind wir wieder beim Anfang. Wir können nichts dagegen machen, wir würden das noch nicht mal kommen sehen und das wäre es dann gewesen. Das ist dieser Vakuumzerfall oder besser gesagt eben der Zerfall des falschen Vakuums, weil ein Quantenfeld in ein echtes Vakuum eintritt.

Karl Urban Ich bin aber immer noch überzeugt davon, dass Captain WK irgendwas machen könnte.

Franziska Konitzer Würde er Q anrufen?

Karl Urban Ja, sowas, genau.

Franziska Konitzer Und Q würde sagen, er hat gerade keine Zeit.

Karl Urban Und eigentlich ist es auch nicht so schade ums Universum, würde er vielleicht noch sagen.

Franziska Konitzer Oh nö, das ist doch sowas nicht. Aber ich bin noch nicht ganz fertig, weil das ja alles eigentlich gar kein Problem darstellt, solange sich alle Quantenfelder in unserem Universum in ihrem energetischen Minimum, globalen Minimum befinden. Da kann man auch Berechnungen anstellen, ob das so ist. Hauptsächlich stellt man da Berechnungen an, indem man die Massen ihrer dazugehörigen Teilchen vermisst. Das verrät ja auch was mehr über die Energieniveaus vom Feld.

Franziska Konitzer Und wenn man da nachmessen würde und rausfinden würde, ist alles im globalen Minimum, ist prima, dann ist das Universum stabil. Juhu! Aber das wäre ja zu schön, um wahr zu sein, denn da ist das Higgs-Teilchen. Das Higgs-Teilchen ist an allem schuld, beziehungsweise natürlich ist es das nicht wirklich, weil das Higgs-Teilchen ist ja auch wieder nur eine Anregung des Higgs-Feldes, aber tatsächlich sind sich Theoretiker beim Higgs-Feld nicht ganz sicher, beziehungsweise ob das nicht trotzdem in einem lokalen Minimum sich nur befindet.

Franziska Konitzer Also ob es nicht tatsächlich ein falsches Vakuum ist. Das ist auch nicht allein das Higgs-Feld. Und wie gesagt, das Higgs-Feld jetzt zu erklären und wie das genau dafür sorgt, man sagt es ja, die vereinfachte Erklärung immer, das Higgs-Teilchen sorgt dafür, dass andere Teilchen ihre Masse erhalten. Das ist super vereinfacht.

Franziska Konitzer Und so auch nicht ganz richtig, es ist eher die Interaktion mit dem Higgs-Feld, die dann für die Masse und so weiter und so fort. Aber lange Rede, kurzer Sinn. Das Higgs-Feld hat auch was damit zu tun mit der elektro schwachen wechselwirkung die elektro schwache wechselwirkung ist einer der vier fundamentalkräfte die wird super gerne vergessen weil man sie eigentlich nie braucht das irgendwo im inneren vom atomkern kann uns egal sein elektromagnetische kraft ist super wichtig für uns die starke auch die hält die sorgt dafür dass atomkerne zusammenhalten und die elektro-schwache Kraft ist immer so.

Franziska Konitzer Irgendwas mit einem radioaktiven Zerfall, lass mich damit in Ruhe. Aber es gibt eben Hinweise darauf oder man hat sich gedacht, dass im ganz frühen Universum, stellt man sich heute so vor, dass alle vier Grundkräfte eigentlich eine Kraft waren, also eine vereinheitlichte Kraft und die, als dann die Energie im Universum weniger wurde oder als es sich abgekühlt hat, die sind dann quasi wie auseinandergefallen, haben sich aufgesplittet.

Franziska Konitzer Also versucht man diese vier Naturkräfte irgendwie miteinander zu vereinen, mathematisch. Und das ist noch nicht gelungen, also die Gravitation macht immer noch ihr eigenes Ding, da hat man gar keine Idee, aber die elektroschwache Wechselwirkung konnte man schon mit der elektromagnetischen Kraft zum Beispiel zusammenbringen, schon in den 1970er, 1980er hat das geklappt.

Franziska Konitzer Und genau diese elektroschwache Wechselwirkung ist aber das Problem, weil du kannst die Masse des Higgs-Bosons messen, also des Higgs-Teilchens, das hat man ja gemacht am LHC am CERN, das war ja das große Ding, okay, wir haben es gefunden und das ist eine Masse. Und dann kannst du halt aber auch noch die Teilchen, sag ich mal, der elektroschwachen Wechselwirkungen ja vermessen und ihre Massen und darüber dann darauf schließen, wie stabil dieses Quantenfeld jetzt ist oder in welchem Energiezustand das ist.

Franziska Konitzer Und aus der Masse des Higgs-Bosons und der Masse eines Elementarteilchens, dass man Top Quark nennt, hat man darauf geschlossen, dass tatsächlich dieses Feld sich in einem falschen Vakuum befindet. Ups.

Karl Urban Ups. Okay. Also das Higgs-Feld. Nee.

Franziska Konitzer Nee, nicht das Higgs-Feld. Das ist von dieser schwachen Wechselwirkung. Das ist im Grunde genommen wieder die Wechselwirkung mit dieser elektro-schwachen und wie gesagt, genau kriege ich das nicht zusammen. Tatsächlich, ich habe es versucht zu verstehen und ich muss ehrlich zugeben, ich habe es verstanden, weil das eben ein sehr viel tieferer Einstieg.

Franziska Konitzer Aber es ist, man nennt es die elektroschwache Higgs-Innenstabilität. Also das hat was mit Higgs-Teilchen, das hat was mit Topquark zu tun. Und daraus, und dann kannst du das gegeneinander auftragen und dann kannst du irgendwie in diesem Diagramm sehen, in welchen Regionen eben das Verhältnis der beiden stabil wäre.

Franziska Konitzer Dann wäre auch das Universum stabil und in welchen Regionen das Ganze meta-stabil wäre. Und meta-stabil heißt letztendlich nichts anderes als es scheint stabil zu sein, aber es ist es nicht wirklich und früher oder später wird das ganze zu einem echten Vakuum zerfallen, weil es eben sich entscheidet ab ins globale Minimum und so und dann hätte ich meine Blase der Zerstörung etc. pp.

Karl Urban Also das ist quasi der Hinweis, den es tatsächlich gibt, dass sich irgendwie unser Universum in so einem falschen Vakuum befindet.

Franziska Konitzer Genau. das Universum metastabil befindet sich dieses eine Quantenfeld in einem falschen Vakuum.

Karl Urban Genau, also Franzi, eine Frage hätte ich. Soll ich in Panik geraten?

Franziska Konitzer Nein.

Karl Urban Also, nein.

Franziska Konitzer Nein, das war auch eine Frage des Hörers. Da muss man sich Sorgen machen. Dann würde ich sagen, nein, weil eine weitere Frage von ihm war, was ist dazu der Stand der Wissenschaft? Und der Stand der Wissenschaft dazu ist, zu diesem ganzen Konzept des Vakuum-Zerfalls, das ist alles Theorie. Und theoretisch kann ich mir super viel auf dem Papier ausdenken und berechnen.

Franziska Konitzer Praktisch ist es so, dass man sich derzeit noch nicht mal tatsächlich ganz sicher sein kann, dass die elektroschwache Wechselwirkung tatsächlich der Hase im Pfeffer ist, weil, also ich habe ja gesagt, man kann, man kann Masse des Higgs-Bosons und Masse des Top-Quarks gegeneinander auftragen und dann landen die in dieser metastabilen Region, aber auch innerhalb der Fehler, es ist schon wahnsinnig nah dran an der stabilen Region.

Franziska Konitzer Also das ist jetzt nicht Meilen weit davon entfernt. Und dazu müsste man, um das endgültig tatsächlich erst mal rauszufinden, müsste man die Masse des Top-Quarks noch genauer kennen, als es derzeit bekannt ist. Und das könnte erst die nächste Generation an Teilchenbeschleunigern wahrscheinlich messen.

Franziska Konitzer Die wird derzeit meines Wissensstandes auch nicht mal gebaut. Aber soweit ist man, also deshalb, man ist eben nicht soweit. Also es könnte durchaus sein, dass die Masse des Top-Quarks ziemlich nah an der Stabilität kratzt. Punkt zwei ist, warum man sich keine Sorgen machen muss, dass, also die Lieschen-Müller-Rechnung wäre, naja gut, wenn das jetzt so instabil wäre, dann hätten wir ja noch keine 13,82 Milliarden Jahre Zeit gehabt, sich, uns zu entwickeln.

Franziska Konitzer Also wir sind ja immer noch da, also kann es jetzt nicht so schlimm sein.

Karl Urban Das spricht ein bisschen dagegen, dass es morgen passiert.

Franziska Konitzer Das spricht ein bisschen dagegen, was morgen passiert. Sämtliche Forschende, die sich damit beschäftigen und versuchen Wahrscheinlichkeiten auszurechnen. Sagen zwar auch alle, naja, metastabil heißt, dass es unweigerlich irgendwann passieren muss, aber sie kommen beruhigenderweise immer bei Zahlen raus, die dann so mindestens 10 hoch 10 Jahre sind, also Milliarden sind ja 10 hoch 9, 10 hoch 10 ist immer so weit.

Franziska Konitzer 10 hoch 30 Jahre, 10 hoch 100 Jahre, Also immer sehr beruhigend, also jetzt nichts unmittelbares. Und das ist jetzt ein Punkt eher so persönlich, wo ich sage, man muss sich Sorgen machen. Das sehen auch viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler anders. Aber ich selber traue keinem Phänomen, was man nicht prinzipiell anhand von Vorsagen überprüfen kann.

Franziska Konitzer Da kann man sich beim Vakuum-Zerfall natürlich prima rausreden, weil man sagt ja die Quantenfeldtheorie an sich ist ja aber super überprüft etc. Pp. Aber trotzdem denke ich mir so, okay, also wenn du sagst das Universum wird irgendwann zerfallen und das ist metastabil. Welche Vorhersage macht denn, diese Bedingungen der Metastabilität. Also wenn ich sage, okay, also Masse des Topquarks ist so, Higgs ist so, gibt es daraus irgendeine Vorhersage, was ich dann überprüfen könnte? Habe ich zumindest noch nicht gelesen.

Franziska Konitzer Und auch da kann man wieder einbinden, weil das gehört ja alles, dieses Higgs-Teilchen und das Topquark und alle anderen Teilchen. Und letztendlich auch die Quantenfeldtheorie ist ja letztendlich, das ist das Standardmodell der Teilchenphysik. Also alle Teilchen, alle Kräfte zwischen ihnen kann unser gesamtes Universum beschreiben und alle.

Franziska Konitzer Und das ist halt auch ein Einwand, dem man sagen kann, okay, vielleicht sollten wir uns doch Sorgen machen, weil das Standardmodell der Teilchenphysik ist ja super bestätigt. So alles, alles, weißt du, wir bauen extra diesen riesigen LHC, weil man denkt sich, da muss es noch ein Teilchen geben, das nämliche Higgs-Teilchen und siehe da, man findet es und es ist alles super.

Franziska Konitzer Und darauf würde ich aber entgegen, ja, das ist ja aber bekannt und da sind sie auch wirklich alle Beteiligten einig, dass das Standardmodell der Teilchenphysik nicht vollständig ist. Deshalb suchen sie ja die ganze Zeit nach neuer Physik, auch in den derzeitigen Teilchenbeschleunigungen, weil sie wissen, das Standardmodell kann nicht ganz recht haben.

Franziska Konitzer Weil wenn es vollkommen recht hätte, unser Standardmodell der Teilchenphysik, dann wären folgende Dinge der Fall. Dann hätten Neutrinos keine Masse, obwohl bekannt ist, dass sie eine haben. Dann gäbe es keine dunkle Materie oder das Phänomen, das die dunkle Materie umschreibt. Dann gäbe es genauso viel Materie wie Antimaterie im Universum und das hätte sich ja gegenseitig vernichtet und dann hätte es uns alle gar nicht gegeben.

Franziska Konitzer Dann gäbe es keine Zeit, auch schlecht. Dann gäbe es keine dunkle Energie, also das Universum würde sich derzeit nicht beschleunigt ausdehnen. Und dann gäbe es auch nicht unsere allerliebste Fundamentalkraft, die Schwerkraft. Die ist nämlich in dem Standardmodell Modell der Teilchenphysik gar nicht mit drin.

Karl Urban Ja, eigentlich hat die Physik keine Ahnung, oder? Wie das Universum funktioniert.

Franziska Konitzer Ich würde schon sagen, sie hat mehr Ahnung, vielleicht als vor 100 Jahren, aber deshalb denke ich mir persönlich, wie Lieschen Müller, die Teilchenphysik studiert, beim potenziellen Vakuumzerfall kann ich mich auch ganz entspannt zurücklehnen und erst mal gucken, was da kommt, weil, ich mir persönlich denke, der Vakuumzerfall ist bis jetzt ein vollkommen theoretisch, ein vollkommen theoretisches Szenario.

Franziska Konitzer Keine wirkliche experimentelle Überprüfbarkeit und es ist basiert auf einem Modell, das zwar in seinen Zuständigkeitsbereichen sehr, sehr gut funktioniert, das Standardmodell der Teilchenphysik funktioniert wunderbar, aber eben nur in seinen Zuständigkeitsbereichen und man weiß, dass es nicht vollständig sein kann.

Franziska Konitzer Und deshalb denke ich mir, als Schlusssatz, dass dieses Szenario nicht als Gruselgeschichte taugt, obwohl es natürlich spektakulär klingt, sondern das ist uns eher was über unser mangelndes Verständnis des Universums sagt. So. Und das, lieber Karl, war meine Geschichte für dich heute, eine lange Antwort auf zugegeben viele Fragen.

Karl Urban Ja, sehr schön. Das ist ja einer dieser großen spekulativen Themen in der Kosmologie. Ich finde das gut. Das sollten wir öfter machen. Also spekulative Fragen sind immer spannend. Auch einfach, weil man darüber lernt, was man alles eigentlich noch nicht weiß oder die Physiker noch nicht wissen in dem Fall. Was mich noch interessieren würde, ist, gibt es irgendeine Idee davon, was sowas auslöst?

Karl Urban Also irgendwie ein kosmisches Ereignis oder Oder ein Teilchenbeschleuniger. Es erinnert ein bisschen daran, wie manche gesagt haben, dass der LHC würde diese Mikroschwarzen Löcher auslösen und dann die Erde zerstören. Können wir das auch selber machen? Nein.

Franziska Konitzer Nein, tatsächlich, ja. Also es gibt tatsächlich mehrere Ideen. Eine Idee ist tatsächlich, du könntest natürlich einfach eine super hohe Energie aufbringen an einem Punkt und dann würde eben dieses, dann würde diese Blase der Zerstörung ausgelöst werden. Aber auf der Erde können wir ganz sicher keine solchen Energien aufwenden.

Franziska Konitzer Woher weiß ich das? Das weiß ich daher tatsächlich aus dem Kosmos, weil du mit kosmischer Strahlung, die ja tatsächlich keine Strahlung ist, sondern das sind hochenergetische Teilchen und die breiten sich ja auch im Universum aus oder in den Galaxien, wie genau die erzeugt werden, weiß man nicht. Aber man weiß, dass sie super hoch energetisch sind, viel höher als alles, was der LHC zustande bringt oder irgendein anderer irdischer Teilchenbeschleuniger.

Franziska Konitzer Und diese kosmische Strahlung hat es eben auch noch nicht geschafft, das Universum zu zerstören. Also die prasselt ja auch zum Beispiel jeden Tag auf dem Mond ein. Da müsste dann irgendwie so ein schwarzes Loch und weg. Also nicht weil Vakuum, aber naja, also wir sind ein Podcast, wir müssen mit dem arbeiten, was wir haben.

Karl Urban Wir übersteuern unsere Mikrofone anscheinend.

Franziska Konitzer Ja, also Menschen gemacht. Kannste knicken? Dann gab es aber auch noch die Idee, dass zum Beispiel, das hat ein paar Forschende, hatten auch ein Paper dazu geschrieben, dass schwarze Löcher als so eine Art Nukleationskeim eben für diese Blasen dienen können, dass sie das einfacher machen könnten. Warum kann ich die jetzt auch nicht genau erklären, weil, ganz ehrlich, ich habe es nicht verstanden. Aber der Punkt war, dass das umso wahrscheinlicher ist, je kleiner das schwarze Loch ist.

Franziska Konitzer Wobei dann natürlich wieder so ist, also wenn es zu klein ist, dann gibt es ja anscheinend oder ist von Stephen Hawking vorausgesagt die Hawking-Strahlung, sprich dann verdampft es einfach sofort wieder, ohne dass irgendwas passieren kann. Also müsste es vielleicht doch einen Ticken größer sein. Da muss man halt bis jetzt sagen, ja gut, aber wie würdest du überhaupt so ein mini-schwarzes Loch hinkriegen, weil offensichtlich ist das, also man sucht immer noch diesen primordialen schwarzen Löchern im frühen Universum, diesen mini-mini-mini-schwarzen Löchern, da hat man noch gefunden.

Franziska Konitzer Man hat auch noch keine anderen Hinweise gefunden, dass es die wirklich geben könnte. Und auch da ist wieder so, also wenn irgendwas genug Energie hat, so ein schwarzes Loch zu machen, dann wäre das wohl kosmische Strahlung und das hat sie offensichtlich bis jetzt noch nicht getan, weil die ist die ganze Zeit da und super hoch energetisch.

Franziska Konitzer Also es gibt da, wie gesagt, gibt super viele Papers, die sich diverse Schauerszenarien ausmalen. Ja, aber also, es gibt diverse Ideen, aber es ist alles super theoretisch, super spekulativ und hat sehr wenig mit echter experimenteller Überprüfbarkeit zu, tun. Also es ist auch nicht so, ich meine, es gibt ja manche, manche Theorien oder manche wissenschaftliche Ideen, da siehst du im Experiment was Komisches und denkst dir so, hu, wie kommt das denn? Und dann guckst du weiter, ne? Und dann erforscht du das.

Franziska Konitzer Während hingegen hier ist es wirklich andersrum. Das ist wirklich eine Geburt auf dem Papier. Und dann überlegst du, dass er auch nicht prinzipiell schlimm ist. Und dann überlegst du dir, wie könnte man das experimentell überprüfen? Gut, vielleicht will man das in dem Fall auch nicht, dass man sagt, wir bündeln kosmische Strahlen oder irgendwie sowas, was ja gar nicht geht.

Franziska Konitzer Aber ja, also viele Ideen, wenig Konkretes.

Karl Urban Ja, aber immerhin ein bisschen Weltuntergang und das geht immer.

Franziska Konitzer Ein bisschen Weltuntergang ist immer gut. Und Katastrophen sind ja auch manchmal ein richtiger Ansporn in Physik, wenn man es irgendwas zur Fallkatastrophe oder sonst was nennt. Das war ja so wie Planck die Quantenmechanik letztendlich entdeckt hat, weil er die Vakuum, die ultraviolette Katastrophe lösen wollte.

Franziska Konitzer Aber da wäre nicht die Welt untergegangen.

Karl Urban Okay, das ist ein eigenes Thema, würde ich sagen. Ich würde sagen, ich stelle mich jetzt da in einem Quiz, oder? Also ich habe ein bisschen Angst, aber ich habe nicht von dem Weltuntergang, nur von dem Quiz. Gut, dann ziehe ich mal den Wecker auf für dich.

Franziska Konitzer Oh oh. Frage 1. Was ist der Vakuumzerfall?

Karl Urban Okay, in meinen Worten, der Vakuumzerfall ist quasi, also es gibt Felder im Universum und die sind, das ist die Vermutung, auf einem falschen metastabilen Energieniveau und es gibt die Möglichkeit, dass dies in ein richtiges Minimum reinrutscht und sich dann als Blase ausbreitet und quasi die Eigenschaften des Universums verändert und damit irgendwie alles, was es zusammenhält möglicherweise.

Karl Urban Goldrichtig. Puh.

Franziska Konitzer Hahaha. Frage Nummer zwei. Mit welcher Geschwindigkeit würde sich diese Blase der Zerstörung im Universum ausbreiten?

Karl Urban Nur mit Lichtgeschwindigkeit. Es gibt ja auch Dinge, die sich schneller mit als mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten in der Kosmologie, ne? Also hier so Inflation und so. Ja, genau.

Franziska Konitzer Der Raum, na Information nicht, der Raum selber.

Karl Urban Ne, Inflation habe ich, diese Inflationszeit, ne?

Franziska Konitzer Das ist eine weitere Theorie, die bis jetzt noch nicht experimentell überprüft wurde. Eigentlich ist es auch gar kein streng genommen, keine Theorie. Ah! Zurück zum Vakuum-Zerfall, Frage Nummer drei. Könnten wir irgendwas dagegen tun? Frage Nummer 4. Müssen wir uns Sorgen aufgrund des Vakuums zur Fall machen und wenn nein, warum nicht?

Karl Urban Nein, weil es wahrscheinlich nicht morgen, sondern frühestens übermorgen, also in, was hast du gesagt, 10 hoch 100 Jahren oder so was? 10 hoch 10.

Franziska Konitzer Das reicht auch schon. Das ist für uns als Spezies sowas von Wurscht. Ja, richtig. Frage Nummer 5. Bist du nach dieser Folge genauso froh wie ich, dich normalerweise weder mit Teilchenphysik noch mit der Quantenfeldtheorie beschäftigen zu müssen?

Karl Urban Also das fragst du jetzt den abgebrochenen Physikern. Ich hab im zweiten Semester aufgehört, da war ich noch weit entfernt von der Teilchenphysik.

Franziska Konitzer Klassische Mechanik Teil 2. Lassen Sie einen festen Körper auf dieser reibungslosen Unterfläche hier rund um eure Mütter rutschen.

Karl Urban Ja, das hab ich mitgemacht.

Franziska Konitzer Also ja, bist du froh.

Karl Urban Ja, ich auch.

Franziska Konitzer Also ich will jetzt auch nicht auf die Quantenfeld-Hieroin-Die-Teilchen-Physik draufhassen, um Gottes Willen, aber meine persönliche Präferenz geht eher an Dinge, die man prinzipiell auch beobachten könnte da draußen. So, das war's. Du hast es überstanden, lieber Karl. Du hast es bravourös gemeistert.

Franziska Konitzer Sehr gut. Oh Mann, ja. Also ich mag ja Physik schon.

Karl Urban Ich mag auch Physiker sehr gerne und ich finde auch die Physiker sehr gut. Ja, also ich finde, ich mag ja Physik schon. Ich mag auch Physiker sehr gerne und ich finde auch toll, dass sich Leute mit sowas beschäftigen. Ich habe da echt großen Respekt. Und irgendwie ist es ja auch so eine Art Gehirnsport, also sich einfach sowas zu überlegen. Ich meine, dass wir das als Spezies können, finde ich ja schon immer cool eigentlich.

Karl Urban Über Blasen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit durchs Universum ausbrechen und breiten und alles zerstören. Und das ist irgendwie theoretisch möglich. Also allein das ist schon irgendwie eine kulturelle Errungenschaft, würde ich sagen.

Franziska Konitzer Das ist, das ist mega. Es gibt halt dann aber auch, muss man ehrlich sagen, die, die andere Seite der Forschenden, die sagen, dass das halt nicht ernsthafte Wissenschaft ist. Weil, wie gesagt, die Überprüfbarkeit fehlt und Papier ist geduldig. Nur weil ich mathematisch etwas beschreiben kann, heißt nicht, dass es das auch in der Wirklichkeit geben kann.

Franziska Konitzer Also das ist die andere Seite. Und es ist halt dann gerade, wenn es in die Öffentlichkeit, ich meine in der Öffentlichkeit oder in der an populärwissenschaftlichen Inhalten interessierten Öffentlichkeit verkaufen sich halt immer solche Sachen besser als, ich versuche gerade mir was super seriöses, aber super langweiliges einfällt.

Karl Urban Irgendwas mit Thermodynamik vielleicht.

Franziska Konitzer Ja, irgendwas mit, oh das ist aber auch geil, die Entropie des Universums und Quantenklimatik ist super cool. Aber naja, nein, lange Räder kurzer Sinn, sowas verkauft sich natürlich immer besser, als irgendwie was sehr Fundamentales, so ich hab jetzt 20 Jahre lang in meinem Labor rumgekrebst und hab das irgendwie eine Nachkommastelle ausgebessert.

Franziska Konitzer Das reißt erst mal wenig Leute vom Hocker, aber das ist auch immer so ein bisschen die Gefahr bei diesen Sachen. Deshalb hatte ich das auch gesagt, eigentlich, was sowas bei uns wecken sollte oder was ich der Meinung bin, aber das ist ja alles eben auch egal, was meine Meinung ist, dass uns das, was darüber aussagt, was wir noch nicht verstehen.

Franziska Konitzer Oder man kann natürlich auch sagen, dann leben wir halt in einem meta-stabilen Universum, ist mir ja wurscht, was auch eine vollkommen valide, was auch eine vollkommen valide Dings ist, aber, ja. Also Vakuumzerfall ist schön, ich hab die Folge auch sehr gerne, ich hab diese Geschichte dir sehr gerne erzählt, ich mag ja sowieso apokalyptische Szenarien, ehrlich gesagt, muss ich aber halt dazu sagen, ganze sehr spekulative ist halt, finde ich manchmal ein bisschen schade, dass es dann, schade aber verständlich, dass es oftmals prominenter erscheint, als die, ich sag mal in Anführungszeichen, nicht ganz so sexy Wissenschaft.

Karl Urban Es war, genau.

Franziska Konitzer Aber gut, ich erzähle ja in der Folge auch über den Vakuumzerfall und nicht über, oh, sie haben bei der einen Simulation jetzt eine Subroutine dazugenommen und auf einmal funktioniert Wir kommunizieren ja auch in die Öffentlichkeit.

Karl Urban Also ich meine, wir sind in diesem Korsett hier auch irgendwie eingesperrt.

Franziska Konitzer Ja, da ist man auch damned if you do, damned if you don't. Andererseits, man kann es dann halt nur immer versuchen einzuordnen. Oder halt, ja, das ist der eigentliche Job, das ganze Einordnen.

Karl Urban Genau.

Franziska Konitzer Aber wir reden ja jetzt auch drüber. Genau, aber ganz rausnehmen kann man sich halt auch nicht.

Karl Urban Mehr Meta wird es jetzt nicht mehr.

Franziska Konitzer Mehr Meta wird es nicht mehr.

Karl Urban Dann haben wir es, oder? haben wir es, sehe ich auch so.

Franziska Konitzer Ich fand auf jeden Fall dein apokalyptisches Szenario mit dem Massenaussterben viel cooler.

Karl Urban Also ja, genau, das betrifft halt nur die Erde. Also es interessiert das Universum überhaupt gar nicht. Und damit ist es ja eigentlich schon völlig trivial und langweilig.

Franziska Konitzer Ein Gedanke, den ich persönlich immer sehr beruhigend finde, dass es egal ist, ob wir diesen Erdball in die Luft tragen.

Karl Urban Genau.

Franziska Konitzer Mit diesen positiven Mit diesem Gedanken entlassen wir euch heute. Danke, Carl. Ja, genau. Genauso danken wir den Flatrate-AbonnentInnen der Riff Reporter. Die Riff Reporter sind, wie ich auch vorhin schon erzählt habe, eine Genossenschaft von über 100 freien und unabhängigen Journalistinnen und Journalisten, die zu vielen relevanten Themen arbeiten.

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Franziska Konitzer Auf Twitter findet ihr uns als astro-geo oder ihr könnt uns eine E-Mail schreiben an redaktion at astrogeo.de.

Karl Urban Und ihr könnt neuerdings auch Kommentare auf Spotify hinterlassen, haben auch einige von euch schon gemacht. Lesen wir alles.

Franziska Konitzer Aber beantworten nicht alles. Ne, beantworten kann man nicht manchmal.

Karl Urban Lesen, genau. Und das was gut ist, beantworten wir auch.

Franziska Konitzer Einfach so einer Folgenlänge, siehst du?

Karl Urban Genau. Und damit danken wir euch jetzt finalement fürs Zuhören. Wir sagen Tschüss.

Franziska Konitzer Ad Astra.

Karl Urban Und Glück auf. Bis zum nächsten Mal.

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