Keine naheliegende Erklärung für DM

[Bernhard]

wie verzweifelt muss man sein …?

Ja, aus der Ecke liest man wenig. Trotzdem interessantes Projekt im direkten Vergleich zu XENONnT .

 

[TomS]

Nur konnten die Könige damals in Form von "Beute", wie z.B. Edelsteine, Gold und Artefakte, Erfolge selbst mit ihren eigenen Augen messen. Den heutigen Königen geht es im Grunde wie mir, mit ChatGPT zu schwer in Foren diskutierende Fragen.

Wir reden zur Abwechslung mal nicht über KI sondern über experimentelle Ergebnisse.

 

[antaris]

Wir reden zur Abwechslung mal nicht über KI sondern über experimentelle Ergebnisse.

Ja, es geht um diejenigen, welche Forschung zu einen nicht unwesentlichen Teil mitfinanzieren, wie z.B. der normale Steuerzahler.
Der hat im Normalfall aber null Ahnung was er eigentlich alles mitfinanziert. Die Könige selbst "verteilen" doch schließlich sehr selten ihr eigenes Geld, das Geld kommt "von den Bauern" und der Bauer hat keine Möglichkeit die Institution zu hinterfragen oder sieht sogar noch nicht mal einen Grund, überhaupt irgendwas hinterfragen zu müssen.

 

[TomS]

Also derjenige, der bisher kein Interesse für oder keine Ahnung von Elementarteilchenphysik hatte, wird durch KI auch nicht zum Fan werden. Das Informationsangebot war ohnehin schon lange recht gut.

 

[albertus]

Die kritische Einordnung von TomS zur Statistik trifft den Nagel auf den Kopf. Nach Korrektur für den Look-Elsewhere-Effekt (also die Berücksichtigung der vielen getesteten Modelle) bleiben von den anfänglichen

effektiv nur noch rund

übrig. In der experimentellen Teilchenphysik ist ein

-Effekt erfahrungsgemäß kein reales Signal, sondern schlicht eine statistische Fluktuation des Hintergrundrauschens. Von einer echten Entdeckung (wofür mindestens

gefordert werden) ist man hier meilenweit entfernt.

Dass solche vagen Indizien heute per Pressemitteilung an die große Glocke gehängt werden, offenbart vor allem den enormen medialen und finanziellen Rechtfertigungsdruck, unter dem moderne Großkollaborationen stehen. Ein trockenes "Wir wissen jetzt noch genauer, in welchem Energiebereich das Teilchen NICHT existiert", lässt sich gegenüber Geldgebern und Öffentlichkeit denkbar schlecht vermarkten – obwohl genau dieses systematische Ausschließen von Parameterbereichen ein völlig valides und notwendiges wissenschaftliches Ergebnis darstellt.

Das zeigt aber keineswegs, dass die Wissenschaft an sich gescheitert wäre. Im Gegenteil: Es zeigt, wie die wissenschaftliche Methode in der Praxis funktioniert. Hypothesen wie das klassische WIMP-Teilchen werden nicht dogmatisch festgehalten, sondern unerbittlich an der experimentellen Realität überprüft.

Wenn die WIMP-Detektoren der neuesten Generation (wie LZ oder XENONnT) weiterhin nur Nullresultate liefern, zieht die Physik daraus ihre Konsequenzen. Der Schwerpunkt der Forschung wird sich dann schlicht weiter verschieben – sei es in Richtung massenärmerer Kandidaten wie Axionen oder hin zu fundierten Modifikationen im Bereich der kosmologischen Modelle. Das ist kein Triumph von Spekulationen, sondern das normale, harte Geschäft der empirischen Forschung.

 

[TomS]

Die kritische Einordnung von TomS zur Statistik trifft den Nagel auf den Kopf. Nach Korrektur für den Look-Elsewhere-Effekt (also die Berücksichtigung der vielen getesteten Modelle) bleiben von den anfänglichen

effektiv nur noch rund

übrig. In der experimentellen Teilchenphysik ist ein

-Effekt erfahrungsgemäß kein reales Signal, sondern schlicht eine statistische Fluktuation des Hintergrundrauschens. Von einer echten Entdeckung (wofür mindestens

gefordert werden) ist man hier meilenweit entfernt.

Und wir reden da zunächst mal nicht von der Entdeckung, dass genau dieses eine Modell für DM bestätigt wurde, sondern nur, dass dieses Signal nicht mittels des Standardmodells erklärbar ist. Also erst mal sagt uns > 5 sigma "wir haben mit einer sehr geringen Irrtumswahrscheinlichkeit eine Anomalie entdeckt". Dass man dann zudem noch eines oder mehrere Modelle hat, die jeweils mit einem gewissen eigenen sigma eine Erklärung dafür liefern, steht auf einem ganz anderen Blatt.

Dass solche vagen Indizien heute per Pressemitteilung an die große Glocke gehängt werden, offenbart vor allem den enormen medialen und finanziellen Rechtfertigungsdruck, unter dem moderne Großkollaborationen stehen. Ein trockenes "Wir wissen jetzt noch genauer, in welchem Energiebereich das Teilchen NICHT existiert", lässt sich gegenüber Geldgebern und Öffentlichkeit denkbar schlecht vermarkten – obwohl genau dieses systematische Ausschließen von Parameterbereichen ein völlig valides und notwendiges wissenschaftliches Ergebnis darstellt.

Das zeigt aber keineswegs, dass die Wissenschaft an sich gescheitert wäre. Im Gegenteil: Es zeigt, wie die wissenschaftliche Methode in der Praxis funktioniert. Hypothesen wie das klassische WIMP-Teilchen werden nicht dogmatisch festgehalten, sondern unerbittlich an der experimentellen Realität überprüft.

Wenn die WIMP-Detektoren der neuesten Generation (wie LZ oder XENONnT) weiterhin nur Nullresultate liefern, zieht die Physik daraus ihre Konsequenzen. Der Schwerpunkt der Forschung wird sich dann schlicht weiter verschieben – sei es in Richtung massenärmerer Kandidaten wie Axionen oder hin zu fundierten Modifikationen im Bereich der kosmologischen Modelle.

Das ist kein Triumph von Spekulationen, sondern das normale, harte Geschäft der empirischen Forschung.

Wobei die empirische Forschung teilweise das Opfer der Spekulation früherer Jahrzehnte ist.

SUSY, SUGRA und Superstrings haben jahrzehntelang suggeriert, irgendwas werde da schon sein; also eher dem Sinne, dass es nicht sein kann, dass da gar nichts ist. Für die Hypothese, mit einer gewissen Sicherheit ausschließen zu können, dass da irgendwas ist, kriegt man aber deutlich weniger Forschungsgelder als für ein Programm, innerhalb dessen man zig Sachen nachweisen kann. Die Experimente sind exakt die selben, aber die Kommunikation ist eine andere. Am LHC kommunizieren sie sehr fröhlich, welche SUSY-Modell man in die Tonne treten kann.

Alternative Hypothesen (auch wenn es heute tatsächlich keine gibt, die so gute Fits an so viele Beobachtung liefern wie DM-Modelle) wären diese für die Astro- und Teilchenphysik ziemlich wenig attraktiv. Erstens gäbe es für viele davon (insbs. modifizierte Gravitationstheorien) keine unabhängigen Tests, also eben keine Teilchenphysik. Und zweitens wäre das Lebenswerk vieler Physiker zerstört.

Eine neue wissenschaftliche Wahrheit pflegt sich nicht in der Weise durchzusetzen, daß ihre Gegner überzeugt werden und sich als belehrt erklären, sondern vielmehr dadurch, daß ihre Gegner allmählich aussterben und daß die heranwachsende Generation von vornherein mit der Wahrheit vertraut gemacht ist.
(Max Planck)

Insofern steht die Astrophysik langfristig gesehen ziemlich unter Druck.

Das Fachgebiet fällt schlimmstenfalls wieder auf den Status einer Wissenschaft zurück, die Daten sammeln jedoch nicht erklären kann (keine DM, DE mit inkonsistenten Werten und an sich unerklärbar, kosmologisches Prinzip im engeren Sinn teilweise nicht mehr haltbar ...). Wenn konkrete Kandidaten allesamt aussortiert jedoch keine neuen in Sicht sind, dann gehen irgendwann die Lichter aus ...

 

[antaris]

Also derjenige, der bisher kein Interesse für oder keine Ahnung von Elementarteilchenphysik hatte, wird durch KI auch nicht zum Fan werden. Das Informationsangebot war ohnehin schon lange recht gut.

Richtig aber "nur" eine Meinung zu haben reicht ja nicht, schon gar nicht als Laie. Es wäre nur ein Zwergenaufstand. KI kann zumindest scheinbar helfen um überhaupt Argumente finden zu können. Sie demokratisiert früher oder später das Wissen bzw. die Wissenschaft. Das Wissen steckt dann halt nicht mehr nur in den Köpfen einzelner, zu denen man als "normaler Mensch" gar kein Zugang hat.

 

[TomS]

Sie demokratisiert früher oder später das Wissen bzw. die Wissenschaft. Das Wissen steckt dann halt nicht mehr nur in den Köpfen einzelner, zu denen man als "normaler Mensch" gar kein Zugang hat.

Das halte ich für Nonsens.

Erstens ist Wissenschaft keine Staatsform, es geht nicht um ethische und gesellschaftliche Normen sondern um Wahrheiten, im Falle der Naturwissenschaften sicher über ganz andere als politische Wahrheiten.

Und zweitens hat man zum Wissen der Wissenschaftler selbstverständlich Zugang, früher über Bibliotheken, Vorlesungen, Wikipedia, öffentlich zugängliche Skripte.

Und drittens ist Wissenschaft insofern undemokratisch, als man die Wahrheit nicht wählen kann, denn sie ist uns von der Welt vorgegeben, und als man mit keinen politischen oder juristischen Mitteln sein eigene Verständnis der Wissenschaft einklagen kann. Es gibt keine Gleichberechtigung in der Physik, insofern eben nicht jeder mit Pfadintegralen hantieren kann.

 

[albertus]

@Tom,danke für diese hervorragende und differenzierte Ergänzung!

Die Unterscheidung zwischen der reinen Entdeckung einer Anomalie (

) und der Bestätigung eines konkreten Erklärungsmodells bringt das statistische Problem exakt auf den Punkt. Dass ein Modell bei nur

landet, zeigt, wie weit man von einer echten physikalischen Klärung noch entfernt ist.

Auch dein Blick auf das Erbe der theoretischen Spekulationen (SUSY, Superstrings) trifft die aktuelle Zwickmühle der Astrophysik im Mark. Über Jahrzehnte wurde der Eindruck erweckt, „da müsse etwas sein“. Dass das schrittweise Ausschließen von Parameterbereichen wissenschaftlich genauso wertvoll ist wie eine Neuentdeckung, lässt sich im heutigen Förder- und PR-System leider denkbar schlecht vermarkten.

Das Planck-Zitat beschreibt die Befundlage sehr treffend: Wir steuern hier womöglich auf eine echte Strukturkrise der Physik zu. Anders als zur Epoche von Einstein, als ein mathematischer Genie-Streich im Patentamt ausreichte, um das Fundament neu zu ordnen, bewegen wir uns heute in einer hochspezialisierten Großforschung. Die Experimente finden an den extremen Rändern der Natur statt – und wenn das Labor schweigt, tappt die Theorie im Dunkeln.

Es besteht die reale Gefahr, dass die Astrophysik auf absehbare Zeit zu einer Wissenschaft wird, die Daten in beispielloser Präzision sammelt (JWST, Euclid), bei den fundamentalen Erklärungen aber vorerst vor einer Wand steht.

 

[TomS]

@albertus - vielen Dank

 

[antaris]

Ich meinte das nicht so stark, wie es vielleicht zu lesen ist. Mir geht es darum, dass man sicherlich Zugang in den von dir genannten Kanälen hat aber das ist meist nur einseitig (man kann als Außenstehender keine Fragen stellen) und oft sind die Urheber einfach auch schon tot. Was ich viel mehr meine ist, "die Obrigkeit" über die Interpretationen insgesamt. Es hat ja strukturelle interne Probleme in der Wissenschaftsgemeinde selbst, dass "eine statistische Fluktuation" gleich mit Pressemeldung gefeiert wird.

 

[TomS]

Ich meinte das nicht so stark, wie es vielleicht zu lesen ist. Mir geht es darum, dass man sicherlich Zugang in den von dir genannten Kanälen hat aber das ist meist nur einseitig (man kann als Außenstehender keine Fragen stellen) und oft sind die Urheber einfach auch schon tot. Was ich viel mehr meine ist, "die Obrigkeit" über die Interpretationen insgesamt. Es hat ja strukturelle interne Probleme in der Wissenschaftsgemeinde selbst, dass "eine statistische Fluktuation" gleich mit Pressemeldung gefeiert wird.

Wer oder was ist diese "Obrigkeit"?

 

[antaris]

Wer oder was ist diese "Obrigkeit"?

Ich weiß nicht genau wie ich es sagen soll. Keine einzelnen Menschen, sondern halt sozusagen die gemittelte Meinung der Wissenschaftsgemeinde, welche das Paradigma trägt, aus dem es auszubrechen gilt. Was ist wenn man gar nicht "Dinge" zerlegen -> atomisieren muss, sondern algebraische Relationen, mit denen "Dinge" beschrieben werden können? Es geht m.E. um Erwartungshaltungen, welche an den Paradigmen festhalten lassen.

 

[hampelhorst]

Deswegen ist wohl weder DM noch MOND die endgültige Antwort.

Weil eventuell beides stimmt?

 

[albertus]

@hampelhorst, der Gedanke, zwei konkurrierende Modelle einfach zu kombinieren („Beides stimmt“), wirkt auf den ersten Blick wie ein pragmatischer Kompromiss. In der Astrophysik führt diese schlichte Addition jedoch zu fundamentalen Problemen:

1. Das Problem der doppelten Gravitationswirkung​

Wenn man sowohl die volle Menge an Dunkler Materie (aus dem

-Standardmodell) als auch die Modifikation der Beschleunigung nach MOND anwendet, erzeugt man auf galaktischen Skalen viel zu viel effektive Anziehungskraft.

• MOND wurde entwickelt, um die flachen Rotationskurven von Galaxien ohne Dunkle Materie zu erklären.
• Fügt man nun doch Dunkle Materie hinzu und verstärkt gleichzeitig die Gravitationswirkung bei kleinen Beschleunigungen via MOND, würden die Sterne in Galaxien viel zu schnell rotieren. Das Modell würde völlig an den Messdaten vorbeifliegen.

2. Feintuning und fehlender Umschaltmechanismus​

Damit eine Kombination physikalisch funktionieren könnte, müsste das Modell extrem feingetunt werden:

• Auf kosmologischer Skala (CMB, Galaxienhaufen): Hier müsste Dunkle Materie zu fast 100 % dominieren und MOND vernachlässigbar sein.
• Auf Galaxienskala: Hier müsste MOND die Steuerung übernehmen und der Einfluss Dunkler Materie verschwinden.

Es gibt jedoch in den Grundgleichungen der Physik keinerlei natürlichen Mechanismus, der erklärt, warum oder wie MOND sich je nach Skala stufenlos „ein- oder ausschalten“ sollte, um sich mit der Dunklen Materie abzuwechseln.

3. Wissenschaftstheorie (Ockhams Rasiermesser)​

Die Stärke von MOND lag ursprünglich darin, die Physik sparsamer zu machen (keine unentdeckten Teilchen notwendig). Die Stärke der Dunklen Materie liegt darin, Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie unangetastet zu lassen.

Addiert man beide Ansätze uneingeschränkt, verliert man die Vorteile beider Welten: Man führt eine neue Teilchenform ein und modifiziert gleichzeitig Einsteins Feldgleichungen. Ein solches Hybridsystem leidet unter enormer theoretischer Überkomplexität.

Wo eine Kombination wissenschaftlich diskutiert wird​

Es gibt in der Fachwelt durchaus ernsthafte Spezialansätze (wie z. B. MOND kombiniert mit leichten, sterilen Neutrinos), um das Versagen von MOND in großen Galaxienhaufen zu reparieren. Das ist jedoch kein naives „Beides stimmt“, sondern der Versuch, sehr spezifische, bisher unentdeckte baryonisierte oder neutrinonische Massenanteile einzubinden.

Das von TomS angesprochene Problem deutet daher eher darauf hin, dass weder MOND noch das klassische WIMP-Modell in ihrer jetzigen Form die ganze Wahrheit sind – und nicht, dass man zwei unvollständige Theorien einfach zusammenrechnen kann.

 

[TomS]

Deswegen ist wohl weder DM noch MOND die endgültige Antwort.

Ggf Weil eventuell beides stimmt?

Was soll das bringen?

Die Hypothese der CDM alleine erklärt im Rahmen des Standardmodells (zusammen mit zwei weiteren Hypothesen, Lambda und Inflation) alle auf den betreffenden Skalen beobachteten Phänomene.

CDM hat das Problem, dass kein unabhängiger und direkter Nachweis existiert. MOND hat das Problem, dass nicht alle Phänomene erklärt werden können. Warum soll ich beide kombinieren? Das ist eine Kombination der bestehenden Nachteile, ohne irgendeinen zusätzlichen Vorteil, und es ist unnötig, wenn ich CDM ohnehin zur Erklärung heranziehe.

 

[hampelhorst]

ich bin mal abgebogen: https://www.astronews.com/community/threads/dm-und-mond.12722/