Quantengravitation an der Universität Erlangen

Dennis Jaschek

Die Teilnehmer, die in diesem Jahr bei der Deutschen Schülerakademie an naturwissenschaftlichen Kursen im Bereich der Teilchenphysik und der Quantentheorie teilgenommen hatten, bekamen im November eine E-Mail vom Lehrstuhlinhaber der Theoretischen Physik III Thomas Thiemann der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg.

„Wir möchten Sie herzlichst zu einem Talent-Workshop zum Thema »Quantengravitation« für ein Wochenenden zu uns nach Erlangen an die Universität einladen.”

Quantengravitation — ein Begriff, unter dem man sich vorerst mit dem Wissen, welches man sich in der Schule aneignet, nichts vorstellen kann. Eine Theorie für die Quantengravitation zu finden ist das größte Problem der modernen Physik. Es ist der Versuch die Allgemeine Relativitätstheorie mit der Quantentheorie zu vereinigen, also die Gravitation mit den drei anderen Grundkräften, der elektromagnetischen Kraft sowie der starken und schwachen Kraft, zusammenzuführen. Die beiden vielversprechendsten Konzepte für eine solche Theorie: Die Super Stringtheory und die Loop Quantum Gravity.

Auch der Autor dieses Beitrags nahm diese Einladung wie 30 weitere Teilnehmer der verschiedenen Akademien aus ganz Deutschland begeistert an. Nach einer fünfstündigen Zugfahrt war das Ziel, eine kleine Jugendherberge in Erlangen, erreicht und bereits um 18:00 Uhr begann ein unvorstellbar anstrengendes und anspruchsvolles Wochenende.

Prof. Dr. Frederic Schuller begrüßte die Schüler  in einem Seminarraum der Universität, welcher für die nächsten zwei Tage sozusagen ihr zweites Zuhause wurde. Das Ziel des Wokshops sei es, das Niveau der Schule und selbst des Studiums zu verlassen und den Schülern den entscheidenden Schritt in Richtung Forschung gehen zu lassen. Ein zweifellos ambitioniertes Vorhaben für Schüler der 11. und 12. Jahrgangsstufe, welchem er jedoch zuversichtlich entgegenblicke. Um 23:00 Uhr endete der erste Abend und die Schüler zogen sich gemeinsam in die Jugendherberge zurück. Doch Ausschlafen war definitiv nicht im Programmplan berücksichtigt, denn bereits um 7:00 Uhr morgens galt es aufzustehen, zu frühstücken und um 8:00 Uhr pünktlich im Seminarraum zur ersten Vorlesung über die „Theorie der Raumzeit und Materie”.

Es wurden im Zwei-Stunden-Takt Vorlesungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie, insbesondere der Theorie über Mannigfaltigkeiten und schwarze Löcher, zur Quantentheorie, vor allem Wellenfunktionen, der Heisenberg'sche Unschärferelation und der Schrödiger Gleichung sowie zur Entropie schwarzer Löcher gehalten. Zwischen den Vorlesungseinheiten gab es immer wieder Übungsstunden zu allen Themen, um die erworbenen Erkenntnisse zu festigen und natürlich auch kleinere Pause sowie ein gemeinsames Mittag- und Abendessen.

Schon nach diesem Samstag stand die Erschöpfung so ziemlich allen Schülern ins Gesicht geschrieben. Trotzdem fanden sich einige zusammen, um den Aufenthalt in Erlangen in einer Cocktailbar bis spät in die Nacht hinein zu genießen. Der Sonntag begann wie der Samstag um 8:00 Uhr im Seminarraum, doch stand auf dem Programm nun die Erarbeitung eines Abschlussprojekts, welches in kleinen Gruppen durchgeführt wurde. Die Aufgabe: „Zeigen Sie durch geeignete Gedankenexperimente, dass die Kombination aus Quantentheorie und Gravitation vorhersagt, dass die Raumzeit eine bisher experimentell unentdeckte Mikrostruktur haben muss.” Der erste Eindruck, den dieses Aufgabenstellung hinerlässt mag überwältigend sein, doch schafften es die Schüler mit ihren erlernten Erkenntnissen souverän, diese Aufgabe zu meistern, was die Professoren bei der Präsentation durchaus beeindruckte.

Nach einem abschließenden Vortrag über die aktuelle Forschung an der Loop Quantum Gravity, das Konzept, an dem in Erlangen geforscht wird, stand der Abschied bevor. Jedoch gab es noch einen letzten Lichtblick: Gemeinsames Glühweintrinken auf dem Erlanger Weihnachtsmarkt.

Dennis Jaschek