25 Teilchen und vier Kräfte. Das sind die Bestandteile des Standardmodells der Teilchenphysik, der bislang besten Beschreibung der Physik für Alles. Das Standardmodell ist übersichtlich und einfach – und trotzdem ist niemand so ganz glücklich damit. Denn eine der Kräfte fügt sich nicht recht in das Modell ein: Die Gravitation ist anders.

Im Gegensatz zu den anderen drei Kräften – der elektromagnetischen, der starken und der schwachen Wechselwirkung – beschreibt keine Quantentheorie die Gravitation. Das ist nicht einfach nur ästhetisch unbefriedigend, es ist auch ein mathematisches Problem, denn wir wissen, dass Teilchen sowohl Quanteneigenschaften als auch Gravitationsfelder besitzen. Deshalb müssen diese Gravitationsfelder ebenso wie die Teilchen, die sie erzeugen, Quanteneigenschaften aufweisen. Doch eine Quantengravitation zu formulieren, ist eine harte Nuss.

In den 1960ern versuchten Richard Feynman und Bryce DeWitt die Gravitation mit denselben Verfahren zu quantisieren, die sich bei der Umwandlung des Elektromagnetismus in die Quantenelektrodynamik als erfolgreich erwiesen hatten. Aber diese Methoden führten bei der Gravitation unglücklicherweise zu einer unendlichen Anzahl von Unendlichkeiten. Diese Form der Quantisierung der Gravitation galt daher als unheilbar krank, brauchbar lediglich als Näherungslösung für schwache Gravitationsfelder.

Laden... © Stefan Scherer (Ausschnitt) Sabine Hossenfelder | Sabine Hossenfelder forscht am Frankfurt Institute for Advanced Studies zur Phänomenologie der Quantengravitation.

Seither haben Physikerinnen und Physiker zahlreiche andere Versuche unternommen, die Gravitation zu quantisieren – angetrieben von der Hoffnung, eine Theorie zu finden, die auch für starke Gravitationsfelder funktioniert. Die Versuche, dieses Ziel zu erreichen, hören auf die Namen Stringtheorie, Schleifenquantengravitation, kausale dynamische Triangulation und einige andere. Bislang gibt es für keine dieser Theorien experimentelle Beweise. Jede hat mathematische Vor- und Nachteile – und es ist keine Annäherung an eine endgültige Theorie in Sicht. Während diese Ansätze im Wettstreit um die Aufmerksamkeit der Physiker liegen, ist jedoch plötzlich eine alte Rivalin wieder in den Ring gestiegen: die asymptotisch sichere Gravitation.