Kosmologische Konstante

Die kosmologische Konstante (Lambda, Λ) ist ein Term in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie, den er 1917 einführte, um ein statisches Universum zu ermöglichen. Als Edwin Hubble 1929 die Expansion des Universums nachwies, verwarf Einstein Lambda als seinen größten Fehler.

Doch 1998 entdeckten zwei unabhängige Teams (Supernova Cosmology Project unter Saul Perlmutter und High-z Supernova Search unter Brian Schmidt und Adam Riess) anhand entfernter Typ-Ia-Supernovae, dass die Expansion des Universums sich beschleunigt. Die einfachste Erklärung dafür ist eine positive kosmologische Konstante, Einsteins verworfener Term erwies sich als prophetisch.

Die kosmologische Konstante repräsentiert eine konstante Energiedichte des Vakuums, die den Raum auseinandertreibt. Der gemessene Wert ist extrem klein (ca. 10⁻⁵² m⁻²), aber die Quantenfeldtheorie sagt einen Wert vorher, der um 120 Größenordnungen größer ist. Dieses Vakuumenergie-Problem gilt als eine der größten ungelösten Fragen der Physik.

Perlmutter, Schmidt und Riess erhielten 2011 den Nobelpreis für Physik für ihre Entdeckung der beschleunigten Expansion.

Gerade das Vakuumenergie-Problem macht die kosmologische Konstante zu einem der tiefsten Rätsel der modernen Physik. Wenn man die Energie des leeren Raums aus der Quantenfeldtheorie berechnet, kommt ein Wert heraus, der den beobachteten um unvorstellbare 120 Größenordnungen übersteigt, oft als die schlechteste theoretische Vorhersage der Wissenschaftsgeschichte bezeichnet. Irgendein bislang unbekannter Mechanismus muss diese gewaltige Energie fast vollständig wegheben und genau jenen winzigen Rest übriglassen, der das Universum auseinandertreibt. Manche Physiker greifen zur Erklärung auf das anthropische Prinzip und die Idee eines Multiversums zurück: In Regionen mit deutlich größerer Konstante hätten sich nie Galaxien gebildet, also könnten Beobachter nur dort existieren, wo der Wert zufällig lebensfreundlich klein ist. Ob das eine echte Erklärung oder nur eine Kapitulation vor dem Rätsel ist, bleibt umstritten. Einsteins angeblicher Fehler hat sich damit zum vielleicht produktivsten Irrtum der Physikgeschichte entwickelt.