Techniklexikon

kosmische Strings

^[n] Quantenmechanik, lineare kosmische Defekte, die als Relikte von Vakuumstörungen bei Phasenübergängen im frühen Universum postuliert werden. Sie bestehen nicht aus Materie, sondern sind mit Energie aufgeladener leerer Raum, beschrieben durch eine Masse pro Einheitslänge m ~ m2 (in natürlichen Einheiten), wobei m die Skala der Symmetriebrechung ist, bzw. den dimensionslosen Parameter Gm / c² ~ (m / m_P)² (m_P: Planck-Masse). Die Raumzeit in der Umgebung eines Strings in z-Richtung besitzt die Metrik

die im Prinzip eine flache Raumzeit beschreibt, allerdings mit einem Defizit-Winkel

ein Schnitt durch einen String ähnelt also einem Zylinder, aus dem ein Stück mit dem Öffnungswinkel  herausgeschnitten ist. Um den String einmal zu umrunden, muss folglich der Polarwinkel 2p - 8pGm überstrichen werden.

Strings sollten nach der Theorie geschlossene Schleifen bilden oder sich ins Unendliche erstrecken. Je länger sie sind, desto grösser ist ihre Lebensdauer. Das Universum soll ursprünglich von einer Vielzahl ineinander verschlungener Strings erfüllt gewesen sein, von denen sich die meisten inzwischen aufgelöst haben. Interessant ist, dass Strings als Kondensationskeime für Materie dienen können und von daher ein ernsthafter Konkurrent der Inflations-Theorie zur Erklärung der Strukturbildung im Universum sind. Der astronomische Nachweis von kosmischen Strings basiert auf ihrer Wirkung als Gravitationslinsen in Koinzidenz mit einer definierten lokalen Anisotropie der Hintergrundstrahlung. Sollte die Existenz von kosmischen Strings jemals zweifelsfrei nachgewiesen werden, so könnte eine zur Zeit noch bestehende grosse Lücke zwischen unserer heutigen Vorstellung vom Urknall und den heute beobachteten Grossstrukturen des Kosmos geschlossen werden.