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Thema: Dunkle Materie: Der Spin soll Axionen verraten

  1. #1

    Standard Dunkle Materie: Der Spin soll Axionen verraten

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    Auf der Suche nach der Dunklen Materie, die etwa die Bewegungen von Sternen in Galaxien beeinflusst, hoffen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der Elementarteilchenphysik fündig zu werden. Ein möglicher Kandidat sind sogenannte Axionen. Mit einem neuen Verfahren versucht ein Team aus Mainz, diese Partikel nun aufzuspüren - bislang allerdings ohne Erfolg. (26. Juni 2019)

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  2. #2
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    Standard

    Aus dem Artikel:
    "Diese uns bekannte, sichtbare Materie macht Physikern zufolge nur etwa 20 Prozent der gesamten Materie im Universum aus. Ganze 80 Prozent sind Dunkle Materie – so die gängige Theorie."



    Waren das nicht Pi mal Daumen 5 Prozent "normale" Materie, aus denen wir bestehen, man ausserdem u.a. ShoppingCenter und
    Nuklearwaffen bauen kann.
    -> Atome.

    25% von dem "Kram", der Sterne daran hindert, aus einer Galaxy geschleudert zu werden und hübsche Linsen und auch mal Ringe erzeugt?
    -> Dunkle Materie.

    Und dann noch so 70% ziemlich heftiges "Zeug", das dass Universum expandieren lässt.
    ->Dunkle Energie.

    80% Dunkle Materie? So die gängige Theorie ....

    Liegt das an E=mc², also Äqivalenz von Materie und Energie?

    Ich versthe es nicht.
    Geändert von bang (30.06.2019 um 04:06 Uhr)
    E = mc³

  3. #3
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    Standard

    Zitat Zitat von bang Beitrag anzeigen
    Ich versthe es nicht.
    Keine Bange, bang

    Es ist noch alles so, wie Du es gelernt hast. Es besteht weiterhin Konsens zur bekannten Verteilung https://de.wikipedia.org/wiki/Dunkle_Materie .

    Nur bitte nicht fragen, was nun DM oder DE wirklich und konkret sind. Einzige bisher richtige Antwort wäre: Wissen wir nicht, ist noch im Dunklen verborgen. Es besteht nach wie vor die Chance, dass das gesamte Thema auf Null gesetzt wird und auch 85 Jahre nach ersten Hinweisen auf DM ist das Rätsel noch nicht gelöst. Also Geduld und schauen, was sich von heutigem Wissen als richtig erweist und was es vielleicht noch an Neuem gibt, um die beobachteten Phänomene zu erklären.

    Gruß, Astrofreund

  4. #4
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    Standard

    Zitat Zitat von bang Beitrag anzeigen
    Aus dem Artikel:
    "Diese uns bekannte, sichtbare Materie macht Physikern zufolge nur etwa 20 Prozent der gesamten Materie im Universum aus. Ganze 80 Prozent sind Dunkle Materie – so die gängige Theorie."
    Hallo bang,

    diese Rechnung bezieht sich auf die "Masse" im Universum. Ich schreibe "Masse" in Anführungsstriche, weil das eine vereinfachte Darstellung ist. 20% dieser Masse ist baryonisch, die anderen 80% sind nicht-baryonisch, wobei ich jetzt stillschweigend die schweren Leptonen bei der baryonischen Masse mitgezählt habe, also Elektronen, Myonen und Tauonen, während ich die Neutrinos aussen vorgelassen habe. Die Standardmodell-Neutrinos, also die elektronischen Neutrinos, die myonischen Neutrinos und die tauonischen Neutrinos kannst Du meines Wissens ebenfalls bei der baryonischen Masse mitzählen. Es gibt aber theoretische Modelle, die andere Neutrinotypen vorsehen, beispielsweise "sterile Neutrinos", und die könnte man möglicherweise bei der dunklen Materie mitzählen.

    Kurz und gut: die bekannten Teilchen vom Standardmodell bilden die sichtbare Materie.



    Zitat Zitat von bang Beitrag anzeigen
    Waren das nicht Pi mal Daumen 5 Prozent "normale" Materie, aus denen wir bestehen, man ausserdem u.a. ShoppingCenter und
    Nuklearwaffen bauen kann.
    -> Atome.

    25% von dem "Kram", der Sterne daran hindert, aus einer Galaxy geschleudert zu werden und hübsche Linsen und auch mal Ringe erzeugt?
    -> Dunkle Materie.

    Und dann noch so 70% ziemlich heftiges "Zeug", das dass Universum expandieren lässt.
    ->Dunkle Energie.
    Ebenfalls korrekt, aber eine andere Rechnung. Hierbei berücksichtigst Du auch die Phänomene der beschleunigten Ausdehnung bei kosmologischen Distanzen, und wenn man diese als "Masse" interpretiert, so macht sie 70% der Gesamt-"Masse" aus.

    Die verbliebenen 30% gliedern sich dann wieder gemäss der ersten Rechnung auf: 20% von denen sind sichtbar, d.h. 20% von 30% der "Gesamt-Masse" sind 6% (ok, 1% mehr als vorgenannte 5%) und 80% der verbliebenen Gesamt-"Masse" ist dunkle Materien, d.h. 80% von 30% Gesamt-"Masse" sind 24% (ok, 1% weniger als vorgenannte 25%).

    Aber würde man 6% und 24% schreiben, so würde das eine Genauigkeit im 1%-Bereich vorgaukeln, die experimentell nicht gegeben ist, deswegen die 5% und 25%, d.h. eine 5%-Genauigkeit.
    corrigenda 11.58 Uhr: das ist leider falsch, siehe unten: die experimentellen Genauigkeiten liegen mindestens im 0.1%-Bereich


    Zitat Zitat von bang Beitrag anzeigen
    80% Dunkle Materie? So die gängige Theorie ....
    Diese 80% beziehen sich also auf die erste Rechnung.


    Freundliche Grüsse, Ralf
    Geändert von ralfkannenberg (30.06.2019 um 11:58 Uhr) Grund: corrigenda betreffend experimenteller Genauigkeiten

  5. #5
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    Standard

    @Ralf

    danke, klasse, was gelernt!

    könntest du noch erläutern, wieso man dazu:

    Zitat Zitat von ralfkannenberg Beitrag anzeigen
    Ebenfalls korrekt, aber eine andere Rechnung. Hierbei berücksichtigst Du auch die Phänomene der beschleunigten Ausdehnung bei kosmologischen Distanzen, und wenn man diese als "Masse" interpretiert, so macht sie 70% der Gesamt-"Masse" aus.
    berechtigt ist?

    nimmt man da an, daß der Beschleunugung eine Energie zugrunde liegt, die dann wiederum zur Masse gerechnet werden kann?

  6. #6
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    Standard

    Zitat Zitat von zabki Beitrag anzeigen
    nimmt man da an, daß der Beschleunugung eine Energie zugrunde liegt, die dann wiederum zur Masse gerechnet werden kann?
    Hallo zabki,

    ich denke, das ist hier ganz gut beschrieben:

    Die Messungen, die im Wesentlichen auf Entfernungsbestimmungen weit entfernter Supernovae vom Typ Ia basierten, ergaben entgegen den Voraussagen, die sich aus den bis dahin gültigen Annahmen ableiten ließen, eine Zunahme der Expansionsgeschwindigkeit. Diese unerwartete Beobachtung wird seither auf eine unbestimmte Dunkle Energie zurückgeführt. In den Modellen besteht das Universum zum gegenwärtigen Zeitpunkt, ca. 13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall, zu 68,3 % aus Dunkler Energie, 26,8 % aus Dunkler Materie und zu 4,9 % aus der sichtbaren, baryonischen Materie. (…) In der Frühzeit des Universums, zum Zeitpunkt der Entkopplung der Materie von der Hintergrundstrahlung, war die Zusammensetzung noch wesentlich anders (…)

    Die Existenz einer Dunklen Energie könnte auch eine Erklärung für die Flachheit des Universums sein. Es ist bekannt, dass die normale Materie nicht ausreicht, um dem Universum eine flache, das heißt im Wesentlichen euklidische, Geometrie zu geben; sie stellt nur 2 %–5 % der notwendigen Masse. Aus Beobachtungen der gravitativen Anziehung zwischen den Galaxien ergibt sich aber, dass Dunkle Materie maximal 30 % der erforderlichen Materie sein kann.

    Dunkle Energie ist auch ein wichtiger Parameter in Modellen zur Strukturbildung im Universum.
    Wobei die Genauigkeiten in Abweichung meiner oben getätigten Äusserungen sogar im 0.1%-Bereich zu liegen scheinen, d.h. die verwendeten Prozentzahlen dienen nur der vereinfachten und einfacher verständlichen Darstellung.


    Freundliche Grüsse, Ralf
    Geändert von ralfkannenberg (30.06.2019 um 11:54 Uhr)

  7. #7
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    Vielen Dank für die Erläuterungen!
    E = mc³

  8. #8
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    Standard

    Dein
    E = mc³
    führt zu nichts Sinnvollem!
    Geändert von FrankSpecht (02.07.2019 um 02:00 Uhr)
    cs, Frank
    frank-specht.de

  9. #9
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    Zitat Zitat von FrankSpecht Beitrag anzeigen
    Dein
    E = mc³
    führt zu nichts Sinnvollem!
    Hallo Frank,

    damit bin ich so noch nicht einverstanden: wenn er beispielsweise für m die lichtgeschwindigkeits-spezifische Masse mphysikalisch/c verwendet, so ist diese Formel durchaus sinnvoll.


    Es hängt also alles von den Definitionen ab.


    Freundliche Grüsse, Ralf

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