Antigravitation und dunkle Energie

[Bynaus]

Es gibt nicht viel neues, so viel ich weiss. Die Expansion des Universums beschleunigt sich - ein Erklärungsmodell geht davon aus, dass dies durch eine Kraft bewirkt wird, die Masse abstösst (eben "Antigravitation"). Diese Kraft hat aber vielleicht physikalisch nichts mit der Gravitation zu tun, sondern könnte auch ganz anderer, unbekannter Natur sein.

[Spocky]

Ja, offensichtlich wird ja auch die beschleunigte Ausdehnung des Universums auf diese Eigenschaft der Dunklen Energie zurückgeführt.

Vielleicht weiß ja Bynaus inzwischen neues zu dem Thema?

[La-Forge]

*mal nen alten threat auskram*

ich hab gerade das ende einer alpha centauri sendung beim zappen erwischt in der der gute harald gesagt hat das teile der entstehung des universums auf die existenz von dunkler energie zurück zuführen ist, die die seltsame eigenschaft (man höre und staune) der ANTIGRAVITATION zu haben scheint...

schlagt mich, aber ich weiß nicht welche sendung da war und wie alt die ist... ich persönlich hab nix gegen antigravitation soviel wie ich von der sendung noch mitbekommen habe (und das war nicht mehr viel) müssen wir uns da wohl erst der dunklen energie "bemächtigen"...

aber immerhin scheint es doch soetwas wie antigravitation zu geben... oder zumindest vielversprechende ansätze

[Skymarshal]

Interessant. Allerdings verstehe ich nicht ganz wie man mit Hilfe von Supernovae die Expansionrate des Universums bestimmt?!?

Also mit der spezifischen Helligkeit kann man die Entfernung bestimmen.

Rot/Blauverschiebungen sieht man auch bei den Galaxien. Hat aber wohl eher mit der Bewegungsrichtung zu tun.

Hat das vielleicht etwas mit der "Dehnung" der Bilder zu tun?

Also das weil der Raum sich ausdehnt die Einzelbilder eine Verzögerung haben?

Relativ zur Entfernung = Wann die Bilder eigentlich da sein müssten.

Nur müßte das ja überall gleich sein. Weil der Raum überall gleich schnell expandiert.

[Spocky]

Dunkle Energie ist nicht neu

Forscher vom Hubble-Institut konnten mit Hilfe von Bildern des Hubble-Teleskops zeigen, dass Dunkle Energie schon seit über neun Milliarden Jahren eine wichtige Rolle spielt.

Offensichtlich konnte gezeigt werden, dass die Expansion bereits vor 9 Ga stattfand und dass diese wohl auch auf die dunkle Energie zurückzuführen ist.

[Skymarshal]

Hallo im Forum!

Ich glaube du solltest dir abgewöhnen soviele Posts hintereinander zu schreiben. Das kann alles in einem Posting unterbringen. Sowas schadet der Übersichtlichkeit erheblich.

[physikphilosoph]

Dunkle Materie und dunkle Energie

Hallo Freunde,

am Ende des mittlerweile vorletzten Jahrhunderts dachten die Physiker, sie hätten alles raus, was es zu wissen gilt, der Rest sei nurmehr Detailarbeit.

Dann kamen gleich zwei physikalische Revolutionen, welche die Physik total umgekrempelt haben: die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik.

Eine Zeitlang kamen sie gut zurecht mit den neuen Standardmodellen - obwohl schon bald einige Unstimmigkeiten auftraten. Aber man hoffte, daß mit ein paar kleinen Annahmen erklären zu können (z.B. "dunkle Materie").

Aber jetzt kommt der Hammer: nachdem sich die Theorie des BigBang so herrlich durchgesetzt hat, stellt sich heraus, daß das Auseinanderstreben der Sterne nicht auf einer Anfangsenergie beruht, sondern sich beschleunigt, also auf eine Kraft zurückzuführen sein muß, die wir bislang nicht berücksichtigt hatten!

Wohlgemerkt: es ist nicht einfach die kosmologische Konstante Einsteins auf einem anderen Wert, als angenommen wurde. Dann würde die Expansion durch die Schwerkraft weniger gebremst, als erwartet. Sondern die Expansion ist beschleunigt, wird also angetrieben - durch etwas, was eine Energie sein muß, weil es ja Kraft ausübt, was aber sonst in keinen Experimenten jemals beobachtet wurde - weshalb sie "dunkel" genannt wird.

Ich bin ja gespannt, was die Physik dieses Jahrtausends für Entdeckungen macht!

[physikphilosoph]

Dunkle Energie aufspüren?


Nanu, man kann dunkle Energie überhaupt aufspüren?

Wirklich einleuchtend klingt das ganze aber für mich nicht, da es auch mit einer abstoßenden Gravitation erklärbar wäre.

Nein, nicht wirklich.

Man beobachtet, daß in einer Galaxis die Sterne nicht so schnell auseinanderstieben, wie bei ihrer relativen Geschwindigkeit und dem Vorhandensein der beobachtbaren Masse zu erwarten wäre - und dann nimmt man an, daß es noch Materie geben müsse, die man aus irgendwelchen Gründen nicht beobachten kann.

Genauer: Man nimmt zunächst an, daß Anziehungskräfte in kosmischen Dimensionen nur von der Schwerkraft kommen können (im alltäglichen Bereich könnten Anziehungskräfte auch elektrostatischer oder magnetischer Natur sein) und das Schwerkraft nur von Materie erzeugt werden kann.

Bei dem Abschätzen der vorhandenen Masse in einer Galaxie benutzt man die Leuchtkraft und die über einige Umwege) geschätzten Entfernung der Sterne, die größtmögliche Masse von nicht leuchtenden Objekten (Planeten usw.), die größtmögliche Masse von Staub (der nicht zu dicht sein kann, sonst würde er selber zu strahlen anfangen oder die Strahlen absorbieren) alles zusammen, und stellt fest: was wir als Materie kennen, kann nur 10% der Schwerewirkung hervorbringen.

Jetzt müßte man entweder die Schwerkrafttheorie verändern - was einige versucht haben - was aber das Problem beinhaltet, daß sie in anderen Größenordnungen hervorragend funktioniert.

Oder man muß die Existenz einer weiteren Kraft annehmen, die nur im kosmischen Maßstab wirksam wird - wie die Schwerkraft, die ja erst in Makroskopischen Dimensionen eine Rolle spielt. In molekularen oder atomaren Größenordnungen spielen nur die elektromagnetischen bzw. die Kernkräfte (starke und schwache) eine Rolle, aber nicht die Schwerkraft.

Da ist es etwas konservativer, die Existenz von irgendwas anzunehmen, was zwar Masse, aber sonst keinerlei Wechselwirkung mit Materie hat -deswegen der Begriff "dunkle Materie" - "Materie", weil es Masse hat, "dunkel", weil es keine weiteren Wechselwirkungen hat.

[physikphilosoph]

Die Elektronen"orbits" im Sinn von Umlaufbahnen sind ja längst überholt. Niemand geht davon ernsthaft aus. Heute bemüht man eher "Elektronenwolken", die durch die statistishe Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons in einem bestimmten Bereich abgesteckt werden.

Das stimmt, ändern aber die Fragestellung nicht. Die Protonen im Kern sind genausowenig an ihrem Ort, wie ein Elektron auf einer Bahn ist. Trotzdem wird die gegenseitige elektrische Abstoßung der Protonen durch eine andere Kraft überwältigt. Demgegenüber wird die elektrische Anziehung von Protonen im Kern (oder soll ich jetzt sagen: in der Kernwolke?) und Elektronen im Orbit (oder der Orbitalwolke) nicht durch eine weitere Kraft übertönt, sondern durch Ausschließlichkeitsprinzipien und dergleichen außer Kraft gesetzt.

Wie kommt diese Unsymmetrie zustande?

[Bynaus]

Die Kraft, welche den Kern zusammenhält, heisst "starke Kraft".

Ja, du hast recht, das hatte ich damals irgendwie verwechselt...

Auch, was die Elektronen im Orbit hält, ist mir unklar. Dafür wird in dem Standardmodell keine Kraft bemüht, sondern ein Prinzip (Das Pauli Prinzip). Die Elektronen könnnen eben nur schrittweise auf den Kern zufallen, wobei sie für jeden Schritt ein Photon abstrahlen müssen.

Die Elektronen"orbits" im Sinn von Umlaufbahnen sind ja längst überholt. Niemand geht davon ernsthaft aus. Heute bemüht man eher "Elektronenwolken", die durch die statistishe Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Elektrons in einem bestimmten Bereich abgesteckt werden.

[physikphilosoph]

Vier grundlegende Kräfte

Ausserdem: Es gibt nur eine Art der Gravitation: jene Kraft, die zwischen Massen aller Art wirkt. Die anderen beiden Kräfte, die du (Noulder) angesprochen hast sind die schwache Kernkraft (hält Atomkerne zusammen) sowie die elektromagnetische Kraft (hält die Elektronen im "Orbit" um den Kern, auch wenn dieses Bild an sich falsch ist - richtiger wäre: hält die Elektronen am Kern). Diese haben nichts mit der Gravitation zu tun.

Die Kraft, welche den Kern zusammenhält, heisst "starke Kraft".

Sie heisst deswegen stark, weil die Protonen im Kern aufgrund ihrer positiven Ladung voneinander wegstreben, sie werden von der elektromagnetischen Kraft auseinandergetrieben - bleiben aber trotzdem zusammen, weil eine Kraft, die sehr viel stärker sein muß als die elektromagnetische, sie zusammenklebt.

Die 'Teilchen', welche diese Kraft vermitteln, heißen auch sehr sprechend "Gluonen" (von glue, kleben)

Was die "Schwache Kraft" tut, ist mir unklar. Sie spielt eine Rolle beim Kernzerfall, soviel ist klar, aber was sie tut ..?

Auch, was die Elektronen im Orbit hält, ist mir unklar. Dafür wird in dem Standardmodell keine Kraft bemüht, sondern ein Prinzip (Das Pauli Prinzip). Die Elektronen könnnen eben nur schrittweise auf den Kern zufallen, wobei sie für jeden Schritt ein Photon abstrahlen müssen.

Aber was sie daran hindert, wird nicht durch eine Kraft oder (damit gleichbedeutend) durch einen Austausch von virtuellen Teilchen beschrieben, sondern durch Zustände des Atoms und Ausschließlichkeitsprinzipien und dgl. mehr.

Weiß irgendjemand, wie diese Unsymmetrie zwischen der Aufhebung der elektrischen Abstoßung im Kern einersteits und der Aufhebung der elektrischen Anziehung zwischen Kern und Hülle zustandekommt?

[Spocky]

Dunkle Energie aufspüren?

Astronomen haben mit Hilfe des NASA-Observatorium Chandra Dunkle Energie anders als bisher untersuchen können.

Nanu, man kann dunkle Energie überhaupt aufspüren?

Wirklich einleuchtend klingt das ganze aber für mich nicht, da es auch mit einer abstoßenden Gravitation erklärbar wäre.

[Noulder]

Ok, jetzt habt ihr mich überzeugt.

[Spocky]

Man kann es auch so formulieren: Die starken und schwachen Kernkräfte, sowie die elektromagnetische Kraft werden von den Quantentheorien bestimmt, die Gravitation von der Relativitätstheorie. Allein das sollte schon den großen Unterschied verdeutlichen, da es bisher nicht möglich ist, die beiden Theorien (eigentlich ja sieben, da es sechs Quantentheorien gibt - afaik) in Einklang zu bringen.

[Bynaus]

Gravitation ist die Folge der Raumzeit-Verzerrung, bewirkt durch Masse. Elektromagnetische Kraft, schwache und starke Kernkraft hingegen sind die Folgen von Teilchenaustausch. Photonen bei der elektromagnetischen Kraft, w und z-Teilchen bei der schwachen Kernkraft sowie Gluonen bei der starken Kernkraft. Es gibt bis heute keine Anzeichen auf ein "Graviton", auch wenn es schon öfters postuliert wurde. Sicher ist, dass die Gravitation nicht alleine durch Gravitonen erklärt werden könnte (im Gegensatz zu den anderen Kräften), da dies Wiedersprüche bewirken würde. Man kann also durchaus sagen, dass die Gravitation "andersartig" ist als die anderen Kräfte.

So zumindest das heutige Modell.