- 10 - Diesen veränderten Zeitablauf eines bewegten Systems gegenüber einem ruhenden nennt man Zeitdilatation oder Zeitverschiebung. Dabei liefert die Relativitätstheorie auch Gleichungen, mit denen die Zeitdilatation berechnet werden kann, auf die ich im einzelnen hier nicht eingehen möchte. Ihre wesentlichen beiden Aussagen sind: 1. Je größer die Geschwindigkeit eines Körpers relativ zu uns gesehen ist, desto langsamer vergeht für ihn die Zeit, verglichen mit unserer Zeit. 2. Die Zeitdilatation macht sich in Experimenten für uns erst meßbar bemerkbar, wenn sich der Körper mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt. Hier jetzt Roman Sexl mit dem Zwillingsparadoxon: "Man stelle sich vor, ein Bruder eines Zwillingspaares begibt sich auf eine Weltraumreise, die ihn über viele Jahre mit großer Geschwindigkeit durch das Weltall führt, während der andere Zwillingsbruder auf der Erde zurückbleibt. Durch die Zeitdilatation werden die Uhren an Bord des Raumschiffes langsamer gehen. Doch nicht nur Uhren sind davon betroffen. Pflanzen werden im Raumschiff weniger rasch wachsen, und das Herz des Raumfahrers wird nicht so häufig schlagen, wie das des Bruders auf der Erde. Da alle zeitlichen Vorgänge in gleicher Weise verlangsamt sind, wird der reisende Zwillingsbruder nichts davon bemerken. Erst wenn er zur Erde zurückkehrt, wird er auf einen um viele Jahre älteren Zwillingsbruder treffen. Stellen Sie sich die groteske Situation vor, wenn der Heimkehrende in dem alten Mann auf der Erde den Zwillingsbruder nicht wiedererkennt, während jener in dem Mann, der das Raumschiff verläßt, sich wieder sieht, so wie er vor vielen Jahren aussah." [3] Dies hier ist kein phantastischer Zukunftsroman, wenn auch für dieses Experiment sehr hohe Raketengeschwindigkeiten erforderlich wären. Vielmehr sieht es die Physik heute als gesichert an, daß die Zeit für einen Weltraumfahrer langsamer vergeht als für die Menschen auf der Erde. So sind auch bei den bereits durchgeführten Flügen zum Mond die Astronauten um etwa eine Sekunde jünger geblieben als die Menschen auf der Erde. Das langsamere Gehen von Uhren wurde vor allem in der Elementarteilchenphysik gründlich geprüft. 1971 wurden Experimente zur Zeitdilatation an Atomuhren von den beiden amerikanischen Physikern Joseph Hafele und Richard Keating erfolgreich durchgeführt. Bekannt wurde auch das Kernforschungszentrum CERN bei Genf, das über die Lebensdauer von bestimmten Elementarteilchen, den Myonen, die Überlegungen der Relativitätstheorie bezüglich der Zeitdilatation 1975 hervorragend bestätigte. Schnell bewegte Myonen haben also eine größere Lebensdauer als ruhende. Ganz einfach ausgedrückt heißt das: Man läßt in diesen Experimenten die Myonen flitzen und beobachtet dabei, daß sie älter werden. Der Zerfall der Myonen gehorcht einem exponentiellen Gesetz, ähnlich dem radioaktiven Zerfall Nach τ = 1,52 μs sind jeweils nur die Hälfte der ursprünglich vorhandenen Myonen übrig geblieben, falls die Teilchen ruhen. Die im Speicherring kreisenden Myonen zerfallen infolge der Zeitdilatation wesentlich langsamer als ruhende Myonen. Im CERN-Experiment verlängert sich dadurch auch die Halbwertszeit um den Faktor 29,4 auf 44,6 μs.
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