Dunkle Materie: Energie strahlende Objekte mit Eigenrotation?[Teil1]

hobergner

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1. Vorbemerkung

Die Erkenntnisse Albert Einsteins, zusammengefasst in der speziellen Relativitätstheorie, sind Gegenstand meiner Überlegungen!
Die Konsequenzen, die sich ergeben, wenn man unter den Bedingungen nahe der Lichtgeschwindigkeit die Veränderung der Natur von Raum und Zeit, der Masse und der Energie gedanklich nachzuvollziehen versucht, sind beeindruckend. Alle diese physikalischen Einheiten unterliegen in diesen Grenzbereich den von Einstein abgeleiteten Gamma-Faktor: g = t/t’ = m’/m = E’/E = 1/SQR(1-(v^2/c^2)).
Wenn man diesen Faktor in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v grafisch darstellt, sieht man, wie nahe der Lichtgeschwindigkeit c die bisherige Vorstellungswelt über die genannten physikalischen Einheiten aus den Fugen gerät!

Siehe Abb.1: Entwicklung des γ-Faktors in Abhängigkeit der Geschwindigkeit
Code:
[img]http://fc1.parsimony.net/user958/gammafaktor5.jpg[/img]
Dieses Phänomen hat mich so inspiriert, dass ich versucht habe, auf eine sich mir aufdrängende, spannende Frage selbst eine Antwort zu finden. Auf diese Weise ist eine Ausarbeitung entstanden, deren Ergebnisse zu einer neuen Erkenntnis führen!? Aus dieser Erkenntnis lässt sich eine Hypothese interpretieren, die zumindest das Vorhandensein eines Teils der dunklen Materie im Universum erklärbar macht.

2. Die spannende Frage

· Wie verhält sich das Licht im Universum, wenn es von einer rotierenden Quelle ausgesendet wird?
Daraus ergeben sich weitere Teilfragen, z.B.:
o Werden die Lichtwellen geradlinig bis in unendliche Weiten des Universums laufen oder wird der Lichtstrahl gekrümmt, ähnlich einem rotierenden Wasserstrahl?
o Was geschieht im weit entfernten peripheren Bereich der Lichtquelle, wo der rotierende Lichtstrahl auf einer fiktiven Kreisbahn Lichtgeschwindigkeit erreicht?
o Wie könnte ein Experiment zur Beantwortung dieser Fragen aussehen?

3. Idee für ein Experiment

Das Experiment könnte folgenden Aufbau haben:
Von einer vertikalen Achse aus soll horizontal ein Laserstrahl in einer optimalen Höhe über der Erdoberfläche ausgesendet werden und gleichzeitig mit sehr hoher Drehzahl, wie der Zeiger einer Uhr, um diese Achse rotieren. Der Lichtstrahl bildet so einen Radius, der in einer bestimmten Entfernung eine fiktive Kreislinie mit einer Umfangsgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit beschreibt. Im weiteren soll diese Kreislinie mit „c-Peripherie“ benannt werden und der dazu gehörige Radius mit „rc“. Die Länge des Radius rc hängt von der Höhe der Drehzahl des Laserstrahls ab. Je höher die Drehzahl, desto kürzer der Radius rc! Bei einer heute praktikablen Drehzahl z.B. von n=500.000 1/min wäre der Radius rc dann immerhin noch 5,730 km!
Nun besteht die Aufgabe darin, entlang dieses Laserstrahls zwei lichtempfindliche Sensoren so unterzubringen, dass der eine dicht an der Drehachse fest und der andere zwischen Drehachse und c-Peripherie veränderbar angeordnet ist. Beide Sensoren werden nach dem ruhenden Laserstrahl ausgerichtet. Während der Rotation des Laserstrahls soll der zweite Sensor beginnend an der Drehachse in Richtung c-Peripherie verschoben und dabei die Signale beider Sensoren in einer Messeinrichtung verglichen werden. Auf diese Weise soll herausgefunden werden, ob einerseits der Lichtstrahl von der Drehachse aus in Richtung c-Peripherie einen zeitlichen Versatz erfährt und andererseits die Wellenlänge des Lichtes einer Veränderung unterliegt.
Weitere konkrete Vorstellungen zum Versuchsaufbau dieses Experimentes bestehen, sollen aber für die nachfolgende Betrachtung außerachtgelassen werden!

4. Experiment virtuell realisiert

Das vorstehend beschriebene Experiment ist mit Hilfe eines Kleinrechners von mir virtuell ausgeführt worden, indem ein kurzes Basic-Programm das erforderliche Formelwerk in eine grafische Darstellung umgesetzt hat. Das Ergebnis zeigt eine Momentaufnahme während der Rotation des Lichtstrahls, quasi wie mit Hilfe eines Stroboskops, seinen Verlauf in einer festen Position in der Draufsicht.
Grundsätzliches:
Ein vom Mittelpunkt ausgesendetes Lichtteilchen (Photon) erreicht mit Lichtgeschwindigkeit die c-Peripherie und legt damit in einer bestimmten Zeit einen bestimmten Weg zurück. Unter Berücksichtigung der Behauptung, dass nichts schneller sein kann als das Licht, kann der rotierende Lichtstrahl im Bereich der c-Peripherie in derselben Zeit maximal den gleichen Weg zurücklegen! Mit dieser Annahme bestreicht der Lichtstrahl einen Kreisausschnitt, dessen Bogenmaß bc genau der Radiuslänge rc entspricht. Für diesen Sonderfall gilt für die Größe des Winkels am Kreisausschnitt β = 180˚/Pi = 1 rad.
Damit liegt auch das Beobachtungsfenster fest, in welchem eine Veränderung des Lichtstrahls erwartet werden kann.
Die Länge des Radius rc, zwischen Mittelpunkt und c-Peripherie, errechnet sich aus
rc = c*30/(Pi*n).
Die Umfangsgeschwindigkeit v wird für jede beliebige Radiuslänge r(<rc) mit v = r*Pi*n/30 berechnet. Damit kann mit c = 300.000 km/s letztlich auch der γ-Faktor nach anfänglich beschriebener Gleichung für jede Umfangsgeschwindigkeit ermittelt werden.
Das Beobachtungsfenster, also der beschreibbare Kreisausschnitt wird dargestellt, indem der Radius rc bei β=0º und β=180º/Pi als statischer Anfangs- und Endzustand und dazwischen der Bogen bc als c-Peripherie geschrieben werden. Zum Schluss wird der Endradius nochmals unter dem Einfluss des γ-Faktors als dynamisches Ereignis geschrieben, der dann den Verlauf des Lichtstrahls zwischen Mittelpunkt (Quelle) und c-Peripherie kennzeichnet!

5. Das Ergebnis

Siehe Abb.2: Verlauf des Laserstrahls von der Rotationsachse bis zur c-Peripherie
Code:
[img]http://fc1.parsimony.net/user958/lichtradiant8.jpg[/img]
6. Kommentar zum Ergebnis

Das Beobachtungsfenster zeigt eine Momentaufnahme des Lichtstrahls, wie dieser in der Zeit tr=30/(n*Pi)=19,1μs den Bereich des Radianten durchlaufen hat. Dabei ähnelt der Verlauf des Lichtstrahls der Form einer schwingenden Peitsche. Zunächst behält er mit zunehmender Entfernung vom Mittelpunkt seinen geradlinigen Verlauf. Dieses entspricht dem Newtonschen Weltbild!
Erst nach ca. 20% der Strahllänge bzw. v=0,2*c beginnt die Dilatation der Zeit sichtbar zu werden. Der Lichtstrahl erfährt im weiteren Verlauf einen Lageversatz, der in Richtung c-Peripherie mit wachsenden γ-Faktor zunimmt. Der Lageversatz wird als zunehmende Krümmung des Lichtstrahls wahrgenommen. Mit Annäherung des Lichtstrahls an die c-Peripherie beobachtet man auch eine zunehmende Dehnung. Dehnung bedeutet Vergrößerung der Wellenlänge des Lichtes und damit auch die Veränderung der Lichtfarbe. Das Ergebnis lässt annehmen, dass die Vergrößerung der Wellenlänge proportional zur Veränderung des γ-Faktors verläuft (Wellenlänge λ ~ γ-Faktor).Wenn man den Bogen bc des Radianten als Maßstab für die Zeit tr=19,1μs ansieht, beträgt an der Position, wo der Lichtstrahl mit γ=15 den Bogen bc fast berührt, die verstrichene Zeit im bewegten System des Lichtstrahls infolge der Dilatation nur tr’= tr/γ = 19,1μs /15 = 1,3μs.

7. Diskussion des Ergebnisses

Würde man einen Laser auswählen, der violettes Licht aussendet, also noch im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit kürzester Wellenlänge strahlt, würde mit zunehmender Vergrößerung der Wellenlänge auf dem Weg zur c-Peripherie das Licht alle Farben des Sektrums bis hin zu Rot, mit der größten Wellenlänge im sichtbaren Bereich, durchlaufen. Nach ca. 87% Entfernung vom Mittelpunkt zur c-Peripherie wäre dieser Vorgang abgeschlossen. Bei weiterer Annäherung des Wellenstrahls an die c-Peripherie hat die überproportionale Vergrößerung der Wellenlänge dann zur Folge, dass auf der restlichen, kurzen Wegstrecke der Infrarotbereich, die Bereiche der Mikro- und Radiowellen, der Ultraschall- und Hörbereich durchlaufen werden und letztlich jegliche Schwingungen nahe der c-Peripherie aufhören.

8. Können die Ergebnisse des Experimentes auf das Universum übertragen werden?

Nachfolgend soll der Versuch gemacht werden, die Ergebnisse des Experimentes für astronomische Verhältnisse zu deuten. Dort im Universum könnten die experimentellen Bedingungen bei Energie strahlenden Objekten (Sterne, Galaxien) mit Eigenrotation zu finden sein. Mit „Energie strahlende ...“ ist das gesamte elektromagnetische Spektrum ab der ultraharten, energiereichsten Gammastrahlung, über die Röntgenstrahlung, UV-Strahlung, sichtbares Licht, IR-Strahlung, Mikrowellen, Radiowellen gemeint.
Die betreffenden Objekte, wenn es sich um Sterne handelt, sind in den meisten Fällen nur annähernd kugelförmige Körper. In der Regel besitzen sie gasförmige bzw. flüssige Oberflächen und haben deshalb oft einen differentiellen Rotationszyklus.
Um aber den Kern der nachfolgenden Betrachtungen zum Ausdruck bringen zu können, sollen ideale Kugelform mit radialer Abstrahlung und einheitlicher Rotationszyklus längs der Rotationsachse angenommen werden.

Fortsetzung: Dunkle Materie: Energie strahlende Objekte mit Eigenrotation?[Teil2]
 
Zuletzt bearbeitet:

Sky Darmos

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Hallo Hobergner,

Wie ich schon in deinem anderen Thread geschrieben hab, würde es gegen das Relativitätsprinzip der SRT verstoßen, wenn sich der Bewegungszustand der Quelle in irgendeiner Form auf das emmitierte Licht auswirken würde.

Gruß, Sky.

PS: Hoffe du hast nicht allzuviel Zeit investiert.
 
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