Die Erde dreht sich nicht einfach um ihre eigene Achse. Sie zieht die Raumzeit selbst mit sich, wie ein Löffel, der sich langsam in dickem Honig dreht. Dieser Effekt, der von der allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt und als Trägheitsrahmen-Mitführung oder Lense-Thirring-Effekt bekannt ist, ließ sich bisher nur mit Hilfe von Satelliten nachweisen, indem man ihre Umlaufbahnen über Jahre hinweg beobachtete.
Nun haben Physiker eine Methode vorgeschlagen, dasselbe direkt im Labor zu messen – in Sekundenschnelle. Eine Forschergruppe unter der Leitung von Kai-Isaak Ellers von der University of California in Berkeley beschrieb in Physical Review Letters die Konstruktion eines Quantensensors auf der Grundlage von suprafluidem Helium. Das Gerät ist ein ringförmiger Mikrokanal mit einer nanoporösen Trennwand, in dem Helium bei extrem niedrigen Temperaturen jede innere Reibung verliert und ein Analogon eines Josephson-Kontakts bildet.
Jede noch so geringe Rotation verändert die Quanteneigenschaften des strömenden Heliums. Diese Veränderungen lassen sich leicht über den Kontakt auslesen, wodurch der Sensor zu einem hochempfindlichen Gyrometer wird. Den Berechnungen der Autoren zufolge wird die Messgenauigkeit des Effekts der Raumzeit-Mitführung 0,2 Prozent erreichen – dieselbe wie bei den besten Satellitenexperimenten, aber in einer Sekunde statt jahrelanger Beobachtungen.
Diese Geschwindigkeit eröffnet neue Möglichkeiten. Das Labormessgerät wird nicht nur die Vorhersagen Einsteins mit hoher Genauigkeit bestätigen können, sondern auch alternative Gravitationstheorien testen, in denen der Mitführungseffekt abweichen kann. Darüber hinaus wird die Technologie Anwendung in der Navigation, der Geophysik und möglicherweise in künftigen Experimenten zur Erforschung der Quantennatur der Gravitation finden.
Die Verwirklichung der Idee erfordert noch ernsthafte Ingenieursarbeit, doch moderne Technologien ermöglichen bereits die Schaffung der notwendigen Bedingungen. Sollte das Vorhaben gelingen, erhielte die Menschheit ein kompaktes Instrument zur Untersuchung der feinsten Erscheinungen der allgemeinen Relativitätstheorie, ohne teure Satelliten starten zu müssen.
