Alle Gegenstände fallen im Vakuum gleich schnell zu Boden – das ist eines der ältesten Gewissheiten der Naturwissenschaft. Vor über 400 Jahren stellte Galileo Galilei das Fallgesetz auf, Isaac Newton leitete mit ihm die Bewegung der Planeten her, Albert Einstein machte es zum Fundament der modernen Physik. Kaum ein Naturgesetz schien so sicher zu sein wie dieses. Doch jetzt ziehen Forscher es in Zweifel: Mit modernster Technik und in der Schwerelosigkeit des Alls wollen sie das Fallgesetz überprüfen, so genau wie noch nie.
An diesem Montagabend ist vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana eine Sojus-Rakete gestartet, an Bord der Kleinsatellit "Microscope".
In seinem Inneren befinden sich zwei Metallzylinder, verschieden schwer und aus verschiedenen Materialien – der eine besteht aus einer Titanlegierung, der andere aus einer Platinlegierung. Zwei Jahre lang werden sie sich im Schwerefeld der Erde bewegen. Sollte einer schneller fallen als der andere, würde der Satellit das messen. Finanziert wird das 130 Millionen Euro teure Projekt hauptsächlich von der französischen Raumfahrtagentur CNES.
"Wenn wir einen Unterschied messen, dann wird die Allgemeine Relativitätstheorie infrage gestellt. Eine der wesentlichen Grundpfeiler unseres Weltbildes würde wackeln und wir bräuchten eine neue Theorie", sagt Hanns Selig. Der Wissenschaftler aus Bremen hat 15 Jahre an dem Projekt mitgearbeitet, nun freut er sich, dass es endlich losgeht. Am Samstag wollen die Forscher die Messinstrumente einschalten, dann zeigt sich, ob sich die Arbeit gelohnt hat.
Die kleinste Störung gefährdet das Projekt
Am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation in Bremen hat das Team um Selig untersucht, wie Sonnenwinde und die Erdatmosphäre den Satelliten beeinflussen. Denn schon die kleinste Störung gefährdet das Projekt. Schließlich wollen sie das Fallgesetz bis auf die fünfzehnte Nachkommastelle genau untersuchen.
Was das Fallgesetz bedeutet, zeigt dieses Video aus dem Bremer Fallturm.
Lässt man eine Vogelfeder und ein Stück Eisen in der Luft fallen, rast das Eisen hinunter, die Feder hingegen trudelt gemächlich hinterher. Im Alltag hat man daher den Eindruck, schwere Objekte fielen schneller zu Boden als leichte.
Doch wenn man die Luft aus dem Fallturm pumpt, bieten sich Feder und Eisen ein enges Rennen, das keiner gewinnt: Beide erreichen zeitgleich den Boden. Hier zeigt sich das Fallgesetz: Im Vakuum fallen alle Gegenstände gleich zur Erde, egal wie schwer sie sind, aus welchem Material sie bestehen oder welche Form sie haben. Forscher prüfen es bei jeder Gelegenheit – selbst auf dem Mond: 1971 ließ der Astronaut David Scott eine Feder und einen Hammer auf dem Erdtrabanten fallen – sie erreichten zeitgleich die staubige Mondoberfläche.
Das Fallgesetz gilt daher als extrem gut belegt, die Allgemeine Relativitätstheorie baut darauf auf. Doch weil Einsteins Theorie nicht alles erklären kann, suchen Physiker nach einer neuen Theorie. Manche Physiker glauben, dass man hierfür das Fallgesetz opfern muss. Laut einer Theorie, der Quantenschleifengravitation, könnte der Raum aus kleinen Bausteinen bestehen, wie eine Straße aus Pflastersteinen. Je genauer man misst, umso eher würde man diese Unebenheiten spüren. Dann bewegen sich Gegenstände aber nicht mehr gleichmäßig durch den Raum, sondern eher holpernd und chaotisch. Sie fielen nicht mehr gleich schnell, das Fallgesetz wäre überholt.
Selig wird schon in diesen Jahr die ersten Daten auswerten können. Dann zeigt sich, ob das Fallgesetz fällt oder weiterhin Bestand hat. "Für den Alltag hat die Messung erst einmal keine Auswirkung, doch unser Verständnis vom Universum könnte vor einer großen Veränderung stehen", sagt Selig. Würde ein Unterschied gemessen, wäre dies in seinen Augen sogar bedeutender als die Entdeckung der Gravitationswellen Anfang des Jahres. Jene Entdeckung war erwartet worden, eine Widerlegung des Fallgesetzes hingegen wäre eine große Überraschung. Persönlich glaubt Selig aber, dass das Fallgesetz noch Stand halten wird. Dann hätte Einstein vorerst Recht behalten.
