Physik-Nobelpreis 2020 für Theorie und Nachweis Schwarzer Löcher

Die diesjährigen Gewinner des Nobelpreises für Physik sind Roger Penrose, Reinhard Genzel und Andrea Ghez. Die Auszeichnung ist heuer mit rund 950.000 Euro dotiert, um eine Million Kronen mehr als im Vorjahr.

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Stockholm, Wien – Dafür, dass sie Licht in "das dunkelste Geheimnis des Universums" gebracht haben, erhalten der britische Mathematiker und Physiker Roger Penrose, der deutsche Astrophysiker Reinhard Genzel und die US-Astronomin Andrea Ghez den Physik-Nobelpreis 2020. Sie wiesen die Existenz Schwarzer Löcher nach: Penrose bestätigte mathematisch Albert Einsteins Vorhersage dieses Phänomens, Genzel und Ghez lieferten überzeugende Beweise für ein Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße.

Als eine der ersten Lösungen von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie wurden Schwarze Löcher 1916 von Karl Schwarzschild vorhergesagt. Einstein zweifelte an ihrer Existenz. Erst Roger Penrose von der Oxford University erbrachte 1965 – zehn Jahre nach Einsteins Tod – den Nachweis, dass diese mysteriösen massereichen Gebilde tatsächlich existieren.

"Geniale mathematische Methoden"

Der heute 89-jährige Wissenschafter habe "geniale mathematische Methoden" verwendet, um zu beweisen, dass Schwarze Löcher eine direkte Folge der Relativitätstheorie sind und letztendlich nicht mehr und nicht weniger als gezeigt, "dass Schwarze Löcher wirklich existieren", sagte David Haviland, Vorsitzender des Nobel-Komitees für Physik bei der Bekanntgabe durch die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Dienstag in Stockholm. Seine Arbeit sei "bahnbrechend" und gelte nach wie vor als "der wichtigste Beitrag zur Allgemeinen Relativitätstheorie seit Einstein".

Dafür erhält Penrose die eine Hälfte des heuer mit zehn Millionen Schwedischen Kronen (rund 950.000 Euro) dotierten Preises, der alljährlich am 10. Dezember, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel übergeben wird. Die andere Hälfte geht an Reinhard Genzel und Andrea Ghez. Sie ist erst die vierte Frau, die die Auszeichnung erhält.

Der heute 68-jährige Genzel vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München und die 55-jährige Ghez von der University of California in Los Angeles (USA) versuchten mit ihren Teams Anfang der 1990er Jahre das "Sagittarius A*" genannte Zentrum der Milchstraße zu beobachten und entwickelten dabei Methoden, um durch dort existierende riesigen Wolken aus interstellarem Gas und Staub zu blicken. Bei der Vermessung der Bahnen der hellsten Sterne in dieser Region zeigten sie, dass ein extrem schweres, unsichtbares Objekt diese Sterne auf große Geschwindigkeit beschleunigt.

Beweis für supermassives Schwarzes Loch geliefert

"Ihre Pionierarbeit hat uns den bisher überzeugendsten Beweis für ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße geliefert", heißt es seitens des Nobelkomitees. Ihre Berechnungen zeigten, dass dieses rund 26.000 Lichtjahre entfernte Objekt rund vier Millionen Sonnenmassen in einem Gebiet nicht größer als unser Sonnensystem konzentriert.

Ghez zeigte sich in einer ersten Reaktion "begeistert" über die Auszeichnung. Dass sie diese erhalte, bringe für sie auch viel Verantwortung mit sich. Sie hoffe, "andere junge Frauen für das Feld begeistern zu können". Es gebe auf dem Gebiet noch jede Menge zu tun, so die 55-Jährige US-Forscherin. Immerhin wissen man noch keineswegs, was in Schwarzen Löchern passiert. Klar sei lediglich, dass in diesen wichtigen "Bausteinen des Universums" die "Gesetze der Physik zusammenbrechen".

Als "absolut überfällig" bezeichnete die österreichische Physikerin Patricia Schmidt von der Universität Birmingham (Großbritannien) die Zuerkennung der Physik-Auszeichnung an die drei Preisträger. "Für das ganze Forschungsfeld ist es wunderbar", sagte Schmidt, die dem LIGO-Konsortium angehört, dem 2016 der Nachweis der Fusion von zwei Schwarzen Löchern durch dabei verursachte Gravitationswellen gelang. Ihr einziger negativer Gedanke sei, "dass das jetzt zwei Jahre nach dem Tod von Stephen Hawking passiert", so Schmidt.

Roger Penrose könne man mit Fug und Recht "im besten Sinne des Worts als ein Genie" bezeichnen, sagte Herbert Balasin vom Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität (TU) Wien zur APA. Der große Verdienst von Penrose sei gewesen "mit Methoden, die man damals in der Relativitätstheorie überhaupt nicht verwendet hat, einfach zu zeigen, dass sie per se diese Art von Singularitäten erzeugt". Mit einem völlig anderen, eigenwilligen Zugang habe er sich aber bei vielen grundlegenden Fragen letztendlich durchgesetzt. Auch im persönlichen Kontakt habe er den Eindruck, dass Penrose physikalische Probleme gewissermaßen als "Rätsel" wahrnimmt, und sich ihnen sehr intuitiv annähert, so Balasin. (APA)

Die Physik-Nobelpreisträger seit 2010

2019: Zur einen Hälfte der kanadische Forscher James Peebles für Entdeckungen in der "physikalischen Kosmologie", zur anderen Hälfte die beiden Schweizer Michel Mayor und Didier Queloz für die Entdeckung eines "Exoplaneten im Umlauf um einen sonnenähnlichen Stern".

2018: Die Laserphysiker Arthur Ashkin (USA), Gérard Mourou (Frankreich) und Donna Strickland (Kanada) für die Entwicklung präziser Werkzeuge aus Licht.

2017: Die drei US-Forscher Rainer Weiss, Barry Barish und Kip Thorne für den direkten Nachweis von Gravitationswellen. Albert Einstein hatte das Phänomen bereits vorhergesagt.

2016: Die gebürtigen Briten David Thouless, Duncan Haldane und Michael Kosterlitz. Sie haben exotische Zustände beschrieben, die eine Relevanz für Quantencomputer und neue Materialien haben könnten.

2015: Der Japaner Takaaki Kajita und der Kanadier Arthur McDonald. Sie hatten nachgewiesen, dass Neutrinos eine Masse besitzen. Die winzigen neutralen Elementarteilchen durchströmen das All und selbst Mauern.

2014: Die gebürtigen Japaner Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura für die Erfindung hocheffizienter Lichtquellen. Die blau leuchtenden Dioden ermöglichen helle und energiesparende LEDs.

2013: Der Belgier Francois Englert und der Brite Peter Higgs für die Vorhersage des Higgs-Teilchens.

2012: Serge Haroche aus Frankreich und David Wineland aus den USA für Fallen, mit denen sich geladene Teilchen (Ionen) und Licht (Photonen) einfangen lassen. Sie schufen damit Grundlagen für genauere Uhren und grundsätzlich neue Computer.

2011: Saul Perlmutter, Adam G. Riess (beide USA) und Brian P. Schmidt (USA und Australien) für die Beobachtung, dass sich das All derzeit immer schneller ausdehnt.

2010: Der Niederländer Andre Geim und der britisch-russische Physiker Konstantin Novoselov für ihre Arbeiten zu Graphen. Das einlagige Gitter aus Kohlenstoffatomen leitet hervorragend Hitze und Strom.


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