Im Jahr 1965 machten zwei Radioingenieure von Bell Labs, Arno Penzias und Robert Wilson, eine Entdeckung, die unser Verständnis des Universums grundlegend verändern sollte. Ursprünglich wollten sie mit einer großen Hornantenne in Holmdel, New Jersey, schwache Radioemissionen unserer Galaxie untersuchen. Stattdessen stießen sie auf ein unerklärliches Hintergrundrauschen, das sich als die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung herausstellte – ein Überbleibsel des Urknalls.
Die Suche nach der Ursache des Rauschens
Die Hornantenne, die ursprünglich für die Satellitenkommunikation entwickelt worden war, wurde Penzias und Wilson zur Verfügung gestellt, nachdem sie für ihren ursprünglichen Zweck obsolet geworden war. Die beiden Wissenschaftler erwarteten, mit einem sauberen und ruhigen Instrument arbeiten zu können. Doch stattdessen maßen sie ein konstantes Rauschen, das unabhängig von der Tageszeit, der Jahreszeit oder der Ausrichtung der Antenne vorhanden war.
Zunächst überprüften sie alle möglichen technischen Ursachen: lose Verbindungen, Schweißstellen, Interferenzen aus New York City und sogar Strahlung von einem früheren Höhenkerntest. Keine dieser Erklärungen konnte das gleichmäßige Rauschen erklären. Schließlich entdeckten sie, dass Tauben in der Antenne nisteten und ihre Hinterlassenschaften eine weiße Schicht auf dem Metall hinterlassen hatten. Die Tauben wurden entfernt und die Antenne gereinigt, doch das Rauschen blieb unverändert.
Die Bestätigung des Urknalls
Die Lösung des Rätsels kam von einem Team der Princeton University unter der Leitung des Physikers Robert Dicke. Dicke und seine Kollegen hatten theoretisch vorhergesagt, dass eine Hintergrundstrahlung als Überrest des Urknalls existieren müsste. Als Penzias Dicke kontaktierte, um das mysteriöse Rauschen zu beschreiben, erkannte Dicke sofort, dass es sich um die gesuchte Strahlung handelte.
Penzias und Wilson hatten die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung gemessen, ohne zu wissen, was sie war. Dickes Team lieferte die theoretische Erklärung. Die beiden Teams veröffentlichten 1965 gemeinsam ihre Ergebnisse. Die Entdeckung bestätigte das Urknallmodell und markierte den Beginn der modernen Kosmologie. Penzias und Wilson erhielten dafür 1978 den Nobelpreis für Physik.
Die kosmische Hintergrundstrahlung ist elektromagnetische Strahlung, die etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall entstand, als das Universum sich so weit abgekühlt hatte, dass Licht sich frei ausbreiten konnte. Sie hat eine Temperatur von etwa 2,7 Grad über dem absoluten Nullpunkt und ist gleichmäßig in alle Richtungen verteilt, da sie aus einem Ereignis stammt, das überall im Universum gleichzeitig stattfand.
Parallelen zu anderen Entdeckungen
Die Geschichte der Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung zeigt, dass bedeutende wissenschaftliche Erkenntnisse oft zufällig entstehen. Ähnlich wie Penzias und Wilson stieß auch die Raumsonde Voyager 1 Jahrzehnte später auf ein unerwartetes Signal. Dieses Signal war jedoch kein elektromagnetisches Phänomen, sondern eine elektrostatische Störung im Plasma in der Umgebung der Sonde.
Beide Entdeckungen haben gemeinsam, dass die Instrumente ursprünglich für andere Zwecke entwickelt wurden. Die Hornantenne sollte Satellitensignale übertragen, Voyager 1 sollte Planeten erforschen. In beiden Fällen führte die Hartnäckigkeit eines unerklärlichen Signals zu einer bedeutenden wissenschaftlichen Erkenntnis.
- Quelle: Bell Labs, Princeton University