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GRAVITATION
Irrten Einstein und Galileo?

von Stefan Deiters
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30. Mai 2000

Was fällt schneller zu Boden: eine Bleikugel oder eine aus Holz? Mit dieser Frage - obgleich im Physikunterricht schon längst beantwortet -  beschäftigen sich Experimentalphysiker der Friedrich-Schiller-Universität in Jena.  Mit hochsensiblen supraleitenden Quanteninterferenz-Detektoren, sogenannten SQUIDS, messen sie am Bremer Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation die Fallgeschwindigkeit unterschiedlicher Festkörper. 

Den Wissenschaftlern geht es dabei um nicht weniger als die Überprüfung des Einstein'schen Äquivalenzprinzips, auf dem unser heutiges physikalisches Weltbild beruht. Das langjährige Jenaer Forschungsprojekt wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert. Die Jenaer knüpfen mit ihren Untersuchungen an Experimente von Galileo Galilei an, der schon 1638 bei Experimenten vom Schiefen Turm von Pisa zu der Erkenntnis kam: alles fällt gleich schnell. 

Aber Dr. Wolfgang Vodel und sein Jenaer Team sind immer noch skeptisch, obwohl sie bereits nach Geschwindigkeitsunterschieden in der 14. Stelle hinter dem Komma suchen. Und den Schiefen Turm von Pisa haben die Wissenschaftler gegen einen Fallturm in Bremen eingetauscht, in dem sie untersuchen, ob ein Testkörper aus Blei schneller als einer aus dem erheblich leichteren Aluminium zu Boden rauscht.

Und auch ansonsten hat die Versuchsanordnung wenig mit Galileos Experiment gemein: In der Testkapsel herrscht nämlich 4,7 Sekunden lang während des freien Falls Weltraumbedingungen: Vakuum und Schwerelosigkeit. Damit die supraleitende Messinfrastruktur überhaupt arbeiten kann, wird das Innere der 220 Kilo schweren Fallkapsel mit flüssigem Helium auf minus 269 Grad Celsius abgekühlt. "Genau genommen werfen wir eine überdimensionierte Thermoskanne den Fallturm hinunter", so Vodel, "aber kein Instrument könnte mögliche Abstandsveränderungen so genau messen wie unsere SQUIDs."

Wenn beide Körper gleich schnell fallen und die Apparate nicht kaputt sind, liegt der Messwert immer bei Null, so der Forscher.
109 Meter saust die Kapsel in die Tiefe und nimmt 150 Stundenkilometer Fahrt auf, um schließlich mit dem 40fachen der Erdbeschleunigung in einem Styroporbett zu landen. Die hochsensiblen SQUIDs überstehen die brachiale Prozedur mühelos und registrieren auch die kleinste Positionsänderung der Blei oder der Aluminiumprobe. 

Und warum der ganze Aufwand? Die Wissenschaftler wollen halt ganz sicher gehen:  Würde sich das Einstein'sche Theorem experimentell nicht bestätigen lassen, wären Berechnungen über den Aufbau der Atome oder über die Entstehung des Weltalls zumindest korrekturbedürftig. Doch selbst wenn - was alle hoffen - die künftige Testreihe am Bremer Fallturm Einstein und Galileo bestätigt, sind die Jenaer Physiker nicht zufrieden: Dann wollen sie ihr Experiment im Weltall wiederholen - mit mehren Stunden freien Fall statt der jetzt möglichen 4,7 Sekunden. 

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