Ein Anti-Universum - wie stellt man sich so etwas vor ?

[Agent Scullie]

Da wäre ich nicht so schnell. Der Begriff kann ja noch sinnvoll werden. Immerhin auch gibt es bereits einen sehr interessanten Artikel "Dark Antimatter as a Galactic Heater: 511 KeV photons and X-rays from Bulge of our Galaxy"

auch da wird offenbar nicht Dark Antimatter als Gegenstück zu Dark Matter behandelt, sondern als Dark Matter, die aus Antimatter besteht. So ist auf Seite 4 von "DM nuggets made of quarks/antiquarks" die Rede, oder auf Seite 5 von "matter B_DM nuggets and antimatter \bar{B}_DM nuggets", in beiden Fällen mit DM = Dark Matter.

[irony]

sondern als Dark Matter, die aus Antimatter besteht.

So habe ich es auch vermutet, und es kann ja auch Sinn machen, zu differenzieren, aus was sich Dunkle Materie konstituiert. Aber ich bin mir auch nicht sicher, ob es ausreicht, Dunkle Materie einfach nur als Sammelbegriff für bereits "bekannte" Materieformen (Neutrinos und Anti-Neutrinos, Schwarze Löcher) zu nehmen, die nicht leuchten, aber Masse haben. Es kann ja sein, dass irgendwas Exotisches vorliegt. Und es ist ja auch von Dunkler Energie die Rede. Auch können Schwarze Löcher aus etwas sehr viel exotischerem als zusammengepressten Quarks und Leptonen bestehen.

[HiroP]

Aber ich bin mir auch nicht sicher, ob es ausreicht, Dunkle Materie einfach nur als Sammelbegriff für bereits "bekannte" Materieformen (Neutrinos und Anti-Neutrinos, Schwarze Löcher) zu nehmen, die nicht leuchten, aber Masse haben. Es kann ja sein, dass irgendwas Exotisches vorliegt.

Darum differenziert man ja auch zwischen baryonischer und nichtbaryonischer Dunkler Materie. Erstere besteht aus nicht leuchtenden kosmischen Körpern, z.B. Braunen Zwergen, Dunkelwolken, Schwarzen Löchern. Die Zusammensetzung nichtbaryonischer DM ist bisher unbekannt, man nimmt an, sie bestehe aus WIMPs, "Weakly Interacting Massive Particles", aber diese Benennung ist lediglich eine Arbeitshypothese, weil wir nicht wissen, was WIMPs sind.

[irony]

Die Zusammensetzung nichtbaryonischer DM ist bisher unbekannt, man nimmt an, sie bestehe aus WIMPs, "Weakly Interacting Massive Particles", aber diese Benennung ist lediglich eine Arbeitshypothese, weil wir nicht wissen, was WIMPs sind.

Was stimmt nicht mit den Neutrinos ? Sie haben Masse und unterliegen der schwachen Wechselwirkung, der Gravitation natürlich auch. Und sie haben eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer, d.h. fast jedes Neutrino, das erzeugt wird geht auf eine lange Reise durchs All . Wenn Neutrinos keine WIMPs sind, verstehe ich das Konzept nicht.

[Agent Scullie]

Was stimmt nicht mit den Neutrinos ? Sie haben Masse und unterliegen der schwachen Wechselwirkung, der Gravitation natürlich auch.

das Hauptargument gegen eine aus Neutrinos bestehende Dunkle Materie war/ist, dass Neutrinos zu "heiß" sind, damit ist nicht gemeint dass sie Wärmestrahlung emittieren würden, sondern dass sie sich sehr schnell bewegen würden. Simulationen haben gezeigt, dass die beobachteten kosmischen Strukturen - Galaxien, Galaxienhaufen, Superhaufen und Voids - mit solcher heißer Dunkler Materie nicht erklärt werden können. Es würden sich zwar Voids und Superhaufen bilden, aber keine Galaxien und Sterne, d.h. nur große Strukturen, auf Skalen von 10 Mio. Lichtjahren an aufwärts, aber keine kleineren, dafür wären Neutrinos zu "flüchtig".

"Kalte" Dunkle Materie, also Teilchen mit im Vergleich zur mittleren kinetischen Energie höherer Masse, würde zu dem umgekehrten Problem führen: es bildeten sich Galaxien, aber keine Superhaufen und Voids.

[HiroP]

Wenn Neutrinos keine WIMPs sind, verstehe ich das Konzept nicht.

Außerdem:
Neutrinos sind zwar WIPs, aber keine WIMPs. Trotz ihrer Allgegenwärtigkeit im Universum können sie das Missing-Mass-Problem nicht lösen, weil ihre Masse einfach zu gering ist.

[irony]

Außerdem: Neutrinos sind zwar WIPs, aber keine WIMPs. Trotz ihrer Allgegenwärtigkeit im Universum können sie das Missing-Mass-Problem nicht lösen, weil ihre Masse einfach zu gering ist.

Das ist doch das, was ich die ganze Zeit im Sinn habe: Dunkle Materie kann nicht einfach nur aus Neutrinos und Schwarzen Löchern bestehen, und es geht ja auch nicht um eine simplifizierte Erklärung. Aber offenbar gibt es schon eine Notwendigkeit, Neutrinos zu berücksichtigen, da diese in großer Zahl entstehenden Teilchen verdammt langlebig sind und nun mal nicht Ruhemasse Null haben. Meinetwegen bilden sie heiße dunkle Materie, aber sie leuchten nun mal auch nicht und bleiben dunkle Materie. Na ja, offenbar ist das Geheimnis der Dunklen Materie und Energie nicht zu lösen, da man in bestimmten Größenskalen nicht mehr experimentieren kann und die Natur das auch nicht freiwillig für uns übernimmt.

[Agent Scullie]

Außerdem:
Neutrinos sind zwar WIPs, aber keine WIMPs. Trotz ihrer Allgegenwärtigkeit im Universum können sie das Missing-Mass-Problem nicht lösen, weil ihre Masse einfach zu gering ist.

welches Missing-Mass-Problem meinst du genau? Da gibt es nämlich mindestens zwei von. Das eine betrifft Galaxienhaufen: die leuchtende Materie der Galaxien hat nicht genug Masse, um durch ihre Gravitation die Haufen zusammenzuhalten, dazu wäre etwa 10mal mehr Masse erforderlich. Das andere betrifft das Universum als Ganzes: die Masse der leuchtenden Materie im All entspricht gerade mal einem hunderdstel der kritischen Masse des Universums, was freilich nur dann ein Problem ist, wenn man Grund zu der Annahme hat, dass die Masse des Universums nahe bei der kritischen liegen sollte.

Im einen Fall ist die Masse der leuchtenden Materie also um den Faktor 10 zu klein, im anderen um den Faktor 100. Heutzutage favorisiert man die Lösung, dass bei den Galaxienhaufen die fehlende Masse vollständig durch Dunkle Materie bereitgestellt wird, während beim Universum als Ganzem der Löwenanteil (~ 70%) bei der Dunklen Energie liegt.

[irony]

Ich habe mir auch gerade mal WIMP ? Wikipedia durchgelesen. Das sieht alles noch sehr unausgegoren aus. Und wie ich schon schrieb, ohne Experimente in erheblichen Größenordnungen kommt man wohl nicht weiter. Einfach auch nur wieder mit Zahlen zu spielen und eine neue Klasse von Teilchen zu fordern löst meiner Ansicht nach das Problem nicht. Das klingt eher nach Arbeitsbeschaffung für Physiker. Und es ist auch eine gute Frage, inwiefern man überhaupt die Gravitation als Wechselwirkung und den Begriff "Masse" verstanden hat. Auch gibt es immer noch keine schlüssige Erklärung, warum die träge Masse mit der schweren Masse übereinstimmt.

[Angelus1982]

sie unterscheiden sich aus dem gleichen Grund, aus dem sie sich auch im Labor unterscheiden, wo die Dichte ebenfalls endlich ist.

Ja, von der umgekehrten Ladung, doch darum ging es gar nicht.

Und nochmal; Abgesehen von der umgekehrten Ladung, wo liegt der Unterschied zwischen Antimaterie mit hoher Dichte und Materie mit hoher Dichte? Es gibt in der Natur keinen Unterschied zwischen dem Verhalten von Antimaterie und Materie. Und Du meintest in einem Zustand sehr hoher Dichte, würden sich Materie und Antimaterie unterscheiden.

Schwarze Löcher zählen wie z.B. braune Zwerge zur baryonischen Fraktion der Dunklen Materie. D.h. dass sie zwar nicht leuchten, aber mit anderer baryonischer Materie wechselwirken, durch ihre Gravitation oder ihre elektromagnetische Ladung.
Wie bereits gesagt wurde, kann es theoretisch Schwarze Löcher aus AM geben, wir hätten aber keine Möglichkeit, es herauszufinden und es würde für die Eigenschaften des Schwarzen Loches auch keinen Unterschied machen.
Materie passiert den Ereignishorizont und zerstrahlt, sobald sie auf Antimaterie trifft. Die dabei entstehenden Gamma-Photonen können dem Schwarzen Loch aber nicht entkommen und werden der Masse des Schwarzen Lochs hinzugefügt.

Also kein Unterschied, abgesehen von der umgekehrten Ladung. Das selbe Verhalten.

[irony]

Und nochmal; Abgesehen von der umgekehrten Ladung, wo liegt der Unterschied zwischen Antimaterie mit hoher Dichte und Materie mit hoher Dichte? Es gibt in der Natur keinen Unterschied zwischen dem Verhalten von Antimaterie und Materie. .

Doch da gibt es fundamentale Unterschiede. Ist schwer zu erklären, aber es hat mit Symmetrieverletzungen beim Kaonen-Zerfall zu tun, siehe Kaonen-Zerfall . Antiteilchen und Teilchen unterscheiden sich auch nicht nur durch entgegen gesetzte Ladungen, sondern wesentlich dramatischer durch eine Natur, die wir noch nicht verstehen. Z.B, gibt es auch Anti-Neutrinos, und die haben keine Ladung.

[Angelus1982]

Doch da gibt es fundamentale Unterschiede. Ist schwer zu erklären, aber es hat mit Symmetrieverletzungen beim Kaonen-Zerfall zu tun, siehe Kaonen-Zerfall . Antiteilchen und Teilchen unterscheiden sich auch nicht nur durch entgegen gesetzte Ladungen, sondern wesentlich dramatischer durch eine Natur, die wir noch nicht verstehen. Z.B, gibt es auch Anti-Neutrinos, und die haben keine Ladung.

Ja, Symmetriebrechung, was zum Beipiel Ursachen des Ungleichgewichts zwischen Materie und Antimaterie bei der Entstehung des Universums betrifft.
Aber prizipiell besteht kein Unterschied im Verhalten außer das Zerfallsverhältnisse anders sind. Es hätte eventuell auch anders herum ablaufen können, vielleicht tut es dies ja auch und es gibt zwei Zeitpfeile, den unseren und einen entgegengesetzten, den wir nicht wahrnehmen können. Ich rieche schon den kommenden Einwand.

Im Grunde ging es ja auch nicht darum. Sondern einfach darum, warum sich ein Gramm Eisen anders verhalten sollte, als ein Gramm "Antieisen".

[Cordess]

du meinst um das Materie-Antimaterie-Ungleichgewicht zu erklären?

Nicht Zwangsläufig, das war nur so als zusätzliche Möglichkeit dem hypotetischen Gedankenmodell hinzugefügt.

Hinter der Idee, ein Antiteilchen als in der Zeit rückwärts reisendes Teilchen zu deuten, steckt eher die Vorstellung, dass das Antiteilchen aus der Zukunft rückwärts in der Zeit an den Zeitpunkt der Paarerzeugung reist, um dann "umzudrehen" und fortan als Teilchen quasi zurück in die Zukunft zu reisen. Entscheidend ist, dass beide, Teilchen und Antiteilchen, stets zeitlich nach der Paarerzeugung bzw. vor der Paarvernichtung existieren.

Ach so, ok wieder etwas dazu gelernt.

wenn du mit dem Begriff Urknall eine Anfangssingularität bezeichnest, dann schon.

Warum eigentlich?
Man könnte die rückwärtsgerichtete Zeit ja auch als Antizeitraum betrachten,
also eine Kombination von eigener Zeit und eigenem Raum und aus unserem Bezugspunkt hätte dieser Raum eine rückwärtsgerichtete Zeit, aber aus dem Bezugspunkt der Singularität bewegen sich beide Zeiträume nach vorne.

was soll das sein?

Eine gravitative Brücke die zwischen Antiwelt und Normalwelt existieren würde.

welcher beiden Zeitlinien?

Vom Urknall ausgesehen 2 die in die Zukunft wandern, aber von uns aus gesehen wandert die andere in die Vergangenheit.

was macht dich da so sicher? Nach der ART wäre das eher nicht zu erwarten. Lässt man z.B. Antimaterie in ein aus Materie entstandenes schwarzes Loch fallen, so folgt aus der ART, dass die Masse des schwarzen Loches dadurch vergrößert wird.

Weil ich die Annahme treffe, daß hinter dem EH die positive Materie weiterhin existiert und nun mit der negativen Materie zu reiner Energie annhiliert.
Wissen tue ich es natürlich nicht, es wäre ein Hypotetisches Modell.

Was immer innerhalb des EH an Annihilierungsprozessen stattfindet, hat auf die Raumzeitregion außerhalb des schwarzen Loches keinen Einfluss.

Und was macht dich da jetzt so sicher, also bezogen darauf das die Energie
so ein schwarzes Loch nicht auf irgendeine Weise, vielleicht an einem völlig anderen Ort im Raum fern vom schwarzen Loch wieder verläßt?


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Cordess schrieb nach 5 Minuten und 18 Sekunden:

Fakt ist ja, dass Antimaterie + Materie elektromagnetische Energie ergibt und auch elektromagnetische Energie ein Masseäquivalent besitzt.

Hat elektromagnetische Energie einen Gravitationseffekt?
Verfolgt man deinen Satz nämlich weiter, dann müßte man mit einer unbestimmten Anzahl an sehr energiereichen Lasern, die um eine gedachte Kugel angeordnet sind und einen Punkt in der Mitte anvisieren, ja ein Gravitationsfeld erzeugen können.
Denn in diesem Mittelpunkt wäre die Energie aller Laser ja konzentriert und würde somit auch wieder einem Masseäquivalent entsprechen.

Wenn also ein Antimaterie-Schwarze Loch mit einem Materie-Schwarze Loch kollidiert, so hat man hinterher ein schwarzes Loch mit der Massesumme der Ausgangsobjekte.

Was macht dich da so sicher, daß die reine Energie gravitativ wirkt?

[HiroP]

welches Missing-Mass-Problem meinst du genau? Da gibt es nämlich mindestens zwei von. Das eine betrifft Galaxienhaufen: die leuchtende Materie der Galaxien hat nicht genug Masse, um durch ihre Gravitation die Haufen zusammenzuhalten, dazu wäre etwa 10mal mehr Masse erforderlich.

Genau dieses meinte ich.

Hat elektromagnetische Energie einen Gravitationseffekt?
...
Was macht dich da so sicher, daß die reine Energie gravitativ wirkt?

Ja, denn nach der Speziellen Relativitätstheorie sind Masse und Energie äquivalent.

[irony]

Was mir noch nicht klar ist: Warum soll es es nicht möglich sein, das Dunkle-Materie Problem mit Neutrinos zu lösen ? Warum kann es keine langsamen Neutrinos geben, z.B. eine riesige Neutrinowolke im Zentrum der Galaxis ?

Über die Entstehung von Neutrinos wissen wir doch immer noch nicht alles. Was wir annehmen dürfen, ist, dass Fermionen immer paarweise entstehen, also mit jedem Neutrino auch ein passendes Fermion, und die Erhaltungssätze gelten. Aber sonst ?

Es kann doch möglich sein, dass durch Prozesse, die wir noch nicht ausreichend kennen, viel mehr Neutrinos entstanden sind als angenommen wird. Warum sollten nicht auch beim Urknall - oder kurz danach - unzählige Neutrinos (und Anti-Neutrinos) entstanden sein, die heute noch existieren ?