XI. Heidelberger Graduiertenkurse Physik

Experimentelle Tests der Gravitation

Claus Laemmerzahl
Uni Bremen

Aufgabe des Kurses ist es, die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) zu entwickeln und den Grad der Übereinstimmung mit Beobachtungen und Experimenten anzugeben. Abgesehen davon, dass es schon an sich sehr wichtig ist die Grundlagen und Vorhersagen einer solch fundamentalen Theorie wie der ART, die z.B. unsere Vorstellung von Raum und Zeit revolutioniert hat aber auch zu praktischen Anwendungen wie dem GPS herangezogen werden muss, immer genauer mit dem Experiment zu vergleichen, kommt neuerdings solchen Betrachtungen zusätzliche Bedeutung zu: alle Ansätze zu einer Quantengravitation sagen (sehr kleine) Abweichungen von der ART voraus. Daher kann man das immer genauere Ausloten des Gültigkeitsbereiches der ART auch als Suche nach einer ''neuen Physik'' interpretieren.

Wir entwickeln den Formalismus der ART, indem wir zunächst die metrische Struktur der gravitativen Wechselwirkung aus idealisierten grundlegenden Erfahrungen, nämlich dem Einstein'schen Äquivalenzprinzip (EÄP), begründen. Dies besteht aus der Universalität des freien Falles (UFF), der lokalen Gültigkeit der Speziellen Relativitätstheorie (SRT) und der Universalität der gravitativen Rotverschiebung (UGR). In diesem Zusammenhang werden auch die von den verschiedenen Zugängen zu einer Quantengravitation nahegelegten Abweichungen vom EÄP diskutiert. Der nächste Schritt besteht darin zu begründen, dass diese Metrik aus den Einsteinschen Feldgleichungen bestimmt wird. Dies kann im Rahmen der parametrisierten Post-Newtonschen Näherung untersucht werden.