Das Quantenvakuum und die kosmologische Konstante: Wie alt ist das Universum?

Einstein fügte 1917 in die Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie die sogenannte kosmologische Konstante Λ ein, um eine stationäre Lösung für seine Gleichungen zu erhalten. Dadurch konnte er ein statisches Universum beschreiben, wie es seinem damaligen Weltbild entsprach. Durch Hubbles Entdeckung der Expansion des Universums verlor diese Konstante jedoch ihre ursprüngliche Berechtigung und wurde fortan a priori gleich Null gesetzt (sog. Standardmodell). Neue, an allgemeinen Prinzipien orientierte Formulierungen der Einsteinschen Gleichungen ließen in letzter Zeit das Interesse an Λ wieder aufleben. Die kosmologische Konstante kann einen entscheidenden Einfluß auf die Dynamik des Universums haben: Bei einer heutigen Expansionsrate von 90 km/(s Mpc)1) und einem Weltalter zwischen 20 und 30 Milliarden Jahren erhalten wir geschlossene Weltmodelle, die im Laufe der Zeit ins Unendliche expandieren, also nicht im Kollaps enden wie die entsprechenden Standardmodelle für Λ = 0. Die Probleme um Einsteins kosmologische Konstante, die Bestimmung ihrer Größe und mögliche Zusammenhänge mit einer positiven Energiedichte des Quantenvakuums werden im folgenden erörtert.