Antigravitation und dunkle Energie

[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?

[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]

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!

[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.

[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]

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.

[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

[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?

[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.

[La-Forge]

naja aber selbst wenn es gänzlich anderer natur ist, dann schein zumindest eines der wirkungen die (teilweise) negation von gravitationspotentialen zu sein... und selbst das dürfte doch eine interessante anwendung werden wenn wir sie mal beherschen sollten

[i_make_it]

Wie sieht es eigentlich mit einem Erklärungsversuch ohne zusätzliche Qanteneffekte & Co aus?

1-Die Schwerkraft versucht auf makroskopischer Ebene alles zusammenzu ziehen.
2-Die Schwerkraft wird im Quadrat der Enfernung schwächer (oder so)
3-Das Universum ist heute größer als früher.
4-Wenn also von außen eine konstante Kraft zieht und die Schwerkraft heute durch die Größe eine geringer Wirkung kat als früher, kommt es auch zu einer beschleunigung.
5-Wenn im Urknall eine singularität und sonst garnichts exisitert hat, sollte das nichts eigentich ein unendliches perfektes Vakuum sein das unser universum umgibt.
6-wenn die singularität explodiert ist und so die Anziehenden Kräfte aller 4 Kräfte des Standartmodells überwunden hat, kommen wir irgendwann in den Bereich wo der Strahlungsdruck der Subatomaren Teilchen die Expansion nicht mehr antreibt.
Dafür bilden sich Atome und größere Strukturen die lokale Schwerkraftzentren bilden. UND als expandierende Kraft wirkt wie bei einer explosiven Dekompression, das umgebende Vakuum.

Der Ansatz benötigt keine Phenomene die uns noch nicht bekannt sind.
Müßte man halt mal durchrechnen ob die Werte mit dem beobachteten Zustand passen.

[HiroP]

Wie sieht es eigentlich mit einem Erklärungsversuch ohne zusätzliche Qanteneffekte & Co aus?

1-Die Schwerkraft versucht auf makroskopischer Ebene alles zusammenzu ziehen.
2-Die Schwerkraft wird im Quadrat der Enfernung schwächer (oder so)
3-Das Universum ist heute größer als früher.
4-Wenn also von außen eine konstante Kraft zieht und die Schwerkraft heute durch die Größe eine geringer Wirkung kat als früher, kommt es auch zu einer beschleunigung.
5-Wenn im Urknall eine singularität und sonst garnichts exisitert hat, sollte das nichts eigentich ein unendliches perfektes Vakuum sein das unser universum umgibt.
6-wenn die singularität explodiert ist und so die Anziehenden Kräfte aller 4 Kräfte des Standartmodells überwunden hat, kommen wir irgendwann in den Bereich wo der Strahlungsdruck der Subatomaren Teilchen die Expansion nicht mehr antreibt.
Dafür bilden sich Atome und größere Strukturen die lokale Schwerkraftzentren bilden. UND als expandierende Kraft wirkt wie bei einer explosiven Dekompression, das umgebende Vakuum.

Der Ansatz benötigt keine Phenomene die uns noch nicht bekannt sind.
Müßte man halt mal durchrechnen ob die Werte mit dem beobachteten Zustand passen.

Der Ansatz hat nur einen Denkfehler:
Es gibt kein "außerhalb" oder "von außen" in Bezug auf das Universum.
Daher kannst du die Ausdehnung der Raumzeit nicht mit einer explosiven Dekompression oder so was vergleichen. Die Dunkle Energie befindet sich IM Universum und treibt (wahrscheinlich) die Expansion der Raumzeit an. Ich wiederhole, es gibt kein "außerhalb"!

[i_make_it]

Nun Einsteins Raumzeit bezieht sich auf 4 Dimensionen (3 Raum und die Zeit)
Da die gängigen Theorien zum Urknall diesen auch von außen betrachten. ( Alle Materie-Energie in einem singulären punkt vereint) muß es zwangsläufig ein Außen geben, vieleicht nicht um Astrophysikalischem R4 Also Einsteinuniversum. aber warum nicht übergeordnet.
Oder da wir ja von Theorien und nicht von durch Fakten untermauerten Tatsachen reden, warum sollte jenseits der rund 15 Milliarden Lichtjahre nicht wirklich (auch im R4) ein endloses Hochvakuum exisiteren.
Wenn da wirklich nichts ist. Also nicht ein einziges Atom oder Quant je Kubiklichtjahr, dann ist der Nachweis im R4 ja nicht möglich und somit auch nicht wiederlegbar.
Das wir keine Emisionen aus mehr als 15 Mio LJ erhalten, heist ja nicht das dort nicht doch leerer Raum ist. Es bedeutet nur das dort weder Masse noch Energie ist.
Und Damit wiederspricht das Ganze (meines Wissens nach) den gängigen und bisher bestätigten Modellen.
Ich habe allerdings meine Astrophysikalische Buch-Sammlung momentan in Umzugkatons. Bin also auf meine Kohlenstoff basierte Bio-Speichereinheit angewiesen und die funktionieren ja bekanntermasen nicht immer fehlerfrei.

[Bynaus]

Alle Materie-Energie in einem singulären punkt vereint

Das ist aber kein Punkt im 3D-Raum. Genausowenig wie der Mittelpunkt der Kugel auf dessen Oberfläche liegt - der singuläre Punkt des Urknalls befindet sich räumlich "übeall" im Universum (unabhängig von seiner Geometrie).

Oder da wir ja von Theorien und nicht von durch Fakten untermauerten Tatsachen reden, warum sollte jenseits der rund 15 Milliarden Lichtjahre nicht wirklich (auch im R4) ein endloses Hochvakuum exisiteren.

Du meinst, jenseits der mindestens 150 Milliarden Lichtjahre... (siehe Nachbarthread)

[HiroP]

Nun Einsteins Raumzeit bezieht sich auf 4 Dimensionen (3 Raum und die Zeit)
Da die gängigen Theorien zum Urknall diesen auch von außen betrachten. ( Alle Materie-Energie in einem singulären punkt vereint) muß es zwangsläufig ein Außen geben, vieleicht nicht um Astrophysikalischem R4 Also Einsteinuniversum. aber warum nicht übergeordnet...

So weit ich weiß, betrachtet die Urknalltheorie das Universum nicht von "außen".
Es gibt kein "außen". "außen" ist ein räumlicher Begriff, der ohne Raumzeit völlig sinnlos ist.