Warum die Schwerkraft das peinlichste Problem der Physik ist

Stell dir vor: Wir wissen nicht genau, wie stark die Schwerkraft wirklich ist.

Klingt verrückt. Wir spüren sie jeden Tag. Sie hält uns auf der Erde, lässt Planeten kreisen und formt das ganze Universum. Trotzdem liefern verschiedene Labore leicht unterschiedliche Werte für die Gravitationskonstante – also für „Big G“.

Es ist, als würden zehn Köche dieselbe Tasse Mehl abmessen und jeder käme auf ein anderes Ergebnis. Nur dass es hier um Grundlagen der Physik geht. Das darf eigentlich nicht passieren.

Warum die Schwerkraft so schwer zu fassen ist

Schwerkraft ist überall, aber sie ist unglaublich schwach. Ein winziger Kühlschrankmagnet zieht eine Büroklammer an und besiegt damit die Anziehungskraft des gesamten Planeten. Das zeigt, wie zart diese Kraft eigentlich ist.

In Labors wird es dadurch extrem schwierig. Forscher müssen die winzige Anziehung zwischen kleinen Massen messen – Objekte, die etwa 500 Milliarden Billionen Mal leichter als die Erde sind. Die Kraft zwischen ihnen ist so klein, dass man sie mit der Masse eines Sandkorns auf einem Fußballplatz vergleichen könnte. Nur noch viel, viel kleiner.

Seit über 225 Jahren versuchen Wissenschaftler, Big G genauer zu bestimmen. Trotzdem streuen die Ergebnisse immer noch. Der Unterschied liegt bei etwa 1 zu 10.000. Das klingt klein, but it’s larger than the expected measurement error.

Ein Experiment mit verborgenen Zahlen

Stephan Schlamminger vom National Institute of Standards and Technology wollte herausfinden, ob ein bekanntes Experiment aus Frankreich von 2007 reproduzierbar ist. Er bat einen Kollegen, Teile der Daten zu verfälschen – mit einer unbekannten Zahl. Nur dieser Kollege wusste, was geschehen var.

Fast zehn Jahre lang arbeitete Schlamminger blind. Er konnte nicht wissen, ob seine Ergebnisse mit den Erwartungen übereinstimmten. Es war wie ein Puzzle ohne Blickkontakt.

Die große Öffnung des Umschlags

2022 sollte die Geheimzahl endlich enthüllt werden. Doch Schlamminger erkannte kurz vor der Öffnung noch einen Fehler: Luftdruckschwankungen konnten das Ergebnis verfälschen. Er verweigerte die Enthüllung und arbeitete zwei weitere Jahre daran.

Im Juli 2024 endlich – auf einer Konferenz in Colorado – stand es an. Schlamminger öffnete den Umschlag vor den Kollegen. Die Zahl war groß und negativ. Das war gut. Er hoffte, dass seine Messung stimmen würde. Tatsächlich fiel das Ergebnis aber deutlich vom französischen ab.

Ein Ergebnis, which sich nicht mit anderen Messungen deckt

Die neue Messung ergab 6.67387 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻². Damit lag sie 0,0235 Prozent unter der französischen. Solche Unterschiede sind in der modernen Physik selten. Bei anderen Grundkonstanten stimmen die Werte meist bis zur sechsten Nachkommastelle überein. Bei Big G nicht.

Was dahintersteckt

Man weiß bisher nicht, warum die Werte auseinandergehen. Liegt es an versteckten Fehlern im Versuchsaufbau? Oder handelt es sich um einen Hinweis darauf, dass unsere Vorstellung von Schwerkraft unvollständig ist? Die Messungen erfolgen mit Torsionswaagen – dünnen Fäden, die sich leicht twisteten. Dabei müssen Forscher Temperatur, Luftdruck, Vibrationen und viele andere Einflüsse genau berücksichtigen.

Schlamminger hat zehn Jahre dafür verwendet. Er ging sogar bis zum Äußersten, um Vorurteile auszuschließen. Trotzdem klafft eine Lücke. Das zeigt: die Messung von Big G ist wirklich schwierig.

Was jetzt kommt

Weitere Labore werden weiterhin messen. Mit neuen Geräten und besseren Techniken. Vielleicht finden sie den Grund für die Abweichung. Vielleicht gibt es auch eine ganz neue Erkenntnis über die Schwerkraft – etwa versteckte Kräfte oder Dimensionen. Science is open.

Einstweilen bleibt Big G ein Rätsel. Entweder ist es ein Problem, disturbing oder ein spannendes Abenteuer. Ich wähle die zweite Option.