Wolfgang Korsus Dipl.-Ing.NT, Astrophysiker
Klingenberg 40
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Website : wolfgang.korsus.net
Es steht fest und deshalb sage ich es auch, Physiker machen oft wissenschaftlich begründete Voraussagen einer künftigen Entwicklung oder künftiger Zustände, des voraussichtlichen Verlaufs von Massen und Häufigkeiten dieser Teilchen, denn diese passen verdammt gut zu den bisher erkannten astronomischen Daten. Jedoch weder Kosmologen noch Teilchenphysiker ist es gelungen, diese WIMPs irgendwann und irgendwo zu beobachten und nachzuweisen.
Versuch ich mal aufzuzeigen welche Experimente laufen, und zwar rund um den Planeten. Man versucht verzweifelt und höchst nachdrücklich die Dunkle Materie nachzuweisen.
Ausgangspunkt für eine Vorhersage, ist dabei die Festlegung : „die WIMPs sind neben der Schwerkraft auch für die sogenannte schwache Kernkraft empfänglich.“
Man versucht also eine spezielle Kollision von den Teilchen der Dunklen Materie zu messen und dadurch nachzuweisen, denn Hunderttausende dieser Teilchen strömen Sekunde für Sekunde durch jeden Quadratzentimeter der Erde. Jetzt kommt mal wieder die Statistik ins Spiel. Danach sollte also mindestens einmal pro Jahr eines von ihnen über die schwache Kernkraft an einem Atomkern hängenbleiben.
Kommen wir jetzt zu den Experimenten :
Die drei wichtigsten Experimente sind in den USA, dem Gran Sasso Massiv ( Italienische Abruzzen) und auf der internationalen Raumstation ISS abgelaufen.
Störendere kosmische Strahlung wurde vermieden. Die Ergebnisse für Zusammenstöße von WIMP‘S mit Atomkernen, führte zu keinem passenden Ergebnis. Also müssen weitere Ergebnisse herhalten, um zu beweisen das es WIMP‘S sind, die die Dunkle Materie ausmachen. Oder aber die verehrten Astronomen suchen weiterhin nach einer anderen Erklärung für die fehlende Masse im Universum.
Von der Dunklen Materie zur Dunklen Energie?
Ein kurzer physikalischer Prolog ! Die Natur der Dunklen Materie ist noch unklar:
Einige Zahlen zum weiteren Verständnis des Themas. Astrophysiker gehen davon aus, daß die sichtbare Materie ca. 4,65 Prozent beträgt. ( besser, sie haben es errechnet)
Die Dunkle Materie wird mit ca. 24 Prozent angegeben. Es ergibt sich eindeutig die Frage : Dunkle Materie ja, und wie verhält sich die „Dunkle Energie“ dazu ? Sie macht dann den größten Teil unseres Universums aus, ungefähr über 70 Prozent.
Jetzt kommt die etwas traurige Bemerkung : Wir haben jedoch bis heute wenig Ahnung, woraus sie besteht. Es ist lediglich bekannt: Die Dunkle Energie ist dafür verantwortlich, dass sich das Universum besser der Raum, sich immer schneller ausbreitet.
Und das hat das Universum seit seiner Entstehung kontinuierlich gemacht, also sich ausgedehnt. Es ist halt das Ergebnis astrophysikalischer Beobachtungen und Messungen.
Aber Achtung, der Raum selber dehnt sich aus, nicht die Sterne. Sie fliegen nur stetig auseinander. Das alt hergebracht Beispiel muß wieder für eine Erklärung dieser Ausdehnung des Raums herhalten. Stellen wir einen Hefeteig her. In diesem befinden sich reichlich Rosinen. Die Rosinen sollen die Galaxien darstellen.
Nun wird der Teich warm abgedeckt und langsam geht er auf. Das stellt die Ausdehnung des Raumes dar. Nun bewegen sich alle Galaxien ( Rosinen ) voneinander weg, weil der Teig sich zwischen ihnen ausdehnt.
Also letztendlich läßt sich an diesem Beispiel zeigen, je weiter zwei Galaxien (Rosinen )voneinander entfernt sind, desto mehr Teig ist dazwischen, desto schneller bewegen sie sich voneinander weg.
Selbstverständlich lässt sich dieser Effekt direkt am Licht der Galaxien im Universum beobachten.
Durch die Ausdehnung des Raume wird auf der Reise zu uns auch die Wellenlänge des Lichtes gestreckt, sie wird röter. Das nennt man die Rotverschiebung. Je weiter eine Galaxie entfernt, desto mehr sich ausdehnender Raum dazwischen, desto röter wird das Licht.
Jetzt steht eine wichtige Frage an. Zuerst der Teig, er tut es, aber wie schnell dehnt sich das Universum aus? Eins ist sicher, Physiker haben es gemessen und sie machten eine hochinteressante Entdeckung! Die Ausdehnung des Universums beschleunigt sich. Woran mag das liegen ?
Es muß eine Kraft geben die dafür verantwortlich ist, denn sie treibt die Galaxien und deren „Anhang“ immer schneller auseinander. Es ist die Dunkle Energie, über die wir noch weniger wissen, als über die Dunkle Materie !
Nichts desto trotz, es gibt aber nur Vermutungen. Irgend welche, sagen wir ruhig mysteriöse Bausteine. Doch man braucht die mysteriösen Bausteine, um zu erklären, wie das Universum zu dem wurde, wie wir es heute sehen.
Wie es gesagt werden kann
Es sind etwa 100 Milliarden Galaxien im Universum und sage und schreibe jede von ihnen hat ca. 100 Milliarden Sterne, Asteroiden und Planeten. Und zwischen den Galaxien befinden sich mordsmäßige Mengen von freien Gasnebeln. Doch das ist nur ein Bruchteil der Materie im Kosmos. Jedoch damit das Universum so funktioniert, wie wir es kennen, müssen oder sollten noch viel größere Mengen von Dunkler Materie und Dunkler Energie vorhanden sein. Diese Tatsache ist bis jetzt für uns Wissenschaftler kaum zu begreifen………..!
Die nächste Frage folgt –
Ja, was verbindet oder besser hält das Universum als ein Ganzes zusammen ?
Natürlich, es ist mal wieder die Gravitation. Sie ist quasi eine Grundkraft der Physik, ……und ohne diese Kraft läuft im Kosmos nichts, gar nichts. Ohne diese Kraft, ich wiederhole mich gerne, wäre die Bildung von Sternen und Planeten nicht möglich gewesen. Selbstverständlich auch das Leben nicht. Die Gravitation ist also fundamental wichtig. Aber so ganz genau wissen wir bis zum heutigen Tag nicht, wie sie funktionieren mag.
Was ist Gravitation?
Noch mal die Frage. Was hält Sonne und Planeten, was hält das Universum zusammen?
Fangen wir mal mit Johannes Kepler an. Er studierte die Planeten bei einem Besuch in Prag. Er war dort am kaiserlichen Hof tätig und untersuchte die Bewegung der Planeten um die Sonne, und zwar genauer as je zuvor. Nach dieser Tätigkeit war er sicher das hat alles mit einer bestimmten Kraft zu tun. Diese Kraft mußte seiner Meinung nach von der Sonne ausgehen. Denn diese ließ schließlich die Planeten um die Sonne kreisen. Auch einen Namen fand er für diese : Anima motrix – Seele des Bewegers.
Einen Mann und Forscher in England ließ es nicht rasten, schließlich lehrte dieser
im Jahre 1666 am Trinity College im britischen Cambridge. Dort lehrte Isaac Newton, er war übrigens der jüngste Physikprofessor Englands – erst 23 Jahre alt. Und es folgt jetzt, wie fast jeder weiß die Geschichte vom Apfel der ihm auf den Kopf fällt.
Er fiel ihm senkrecht auf den Kopf sprich natürlich auf den Boden.
Warum muss ein Apfel immer senkrecht zu Boden fallen? Warum nicht zur Seite oder senkrecht dazu?
Newton schloß angeblich aus diesem kleinen Ereignis, daß sich Körper gegenseitig anziehen. Dabei ist die Anziehungskraft dem Quadrat der Entfernung umgekehrt proportional. Noch ganz nebenbei : Der Mond fällt tatsächlich nicht herab und bleibt in seiner Erdumlaufbahn, und warum ?……. weil sich die Zentrifugalkraft mit der Massenanziehung (Gravitation) die Waage hält. Er fällt quasi permanent um die Erde herum.
Newton’s Arbeiten zur Schwerkraft wurden ca. 200 Jahre nicht in Frage gestellt. Doch dann kam ein Physiker ins Bild. Man schrieb das Jahr 1915 in Berlin. Hier arbeitete Albert Einstein an einer ganz neuen Erklärung:
A. Einstein dachte zu diesem Moment ganz anders. Für ihn stand fest, der Raum in dem sich die Sonne und die Planeten bewegten, ist nicht in veränderlich und absolut.
Er stellte die Relativitätstheorie auf und postulierte, Raum und Zeit als relativ.
Für ihn folgt daraus, die Zeit vergeht nicht überall gleich schnell, sondern ist stetig abhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit man sich bewegt und schließlich, wo man sich befindet.
Das ist und ich bestehe darauf, wahrlich eine Revolution in der Physik gewesen. Andere Physiker hatten bis dahin gesagt, Raum und Zeit sind feststehende, nicht zu beeinflussende Größen.
Einstein sah das vollkommen anders, für ihn war Raum und Zeit, die von ihm postulierte „Raum-Zeit“. Und weiterhin ist seine Aussage : Masse krümmt einfach die Raum-Zeit.. Eine weitere Vorstellung folgte. Nämlich, Raum und Zeit ist halt wie eine Fläche, ganz einfach ( ein aufgespanntes Tuch)
……Ist also keine Masse da, so ist die Raum-Zeit flach – das Tuch würde gespannt sein. Aber ein gutes Beispiel für eine Masse die da ist, zeigt die Sonne an, sie krümmt durch ihre Masse die Raum-Zeit, so als würde man eine schwere Kugel auf das gespannte Tuch legen: es folgt, das Tuch wölbt sich nach unten. Das heißt wiederum. DasTuch, also die Raum-Zeit ist nicht mehr flach, sondern gekrümmt. Noch ein Beispiel : Lässt man jetzt eine kleine Kugel (Erde) über das Tuch rollen, so wird diese sich durch die Wölbung auf einer Kreisbahn um die große Kugel herum bewegen – genau wie die Erde um die „die Sonne. Jetzt läßt sich die Gravitation sehr genau beschreiben. Sie ist also die Krümmung der Raum-Zeit durch Massen und das sorgt dann für die Umlaufbahnen der Planeten um die Sonne.
Jetzt kommt für Einstein der Moment, wo er seine Theorie beweisen will. Das macht er auch, zeitlich betrachtet ein paar Jährchen später. Dazu gehörte eine hoch interessante Überlegung: Die Masse krümmt die Raum-Zeit. Dann wird sie schließlich auch Licht (krümmen) ablenken. Er stellt eine Rechnung auf, genial und für ihn sicher einfach.
Er berechnet wie die Masse der Sonne das Licht von dahinterliegenden Sternen ablenkt. Also eine sogenannte Sonnenfinsternis. Und siehe da, die dann folgenden Beobachtungen ergeben, die Sonne krümmt tatsächlich den Raum und verändert somit den Lauf der Lichtstrahlen des Sterne.
Doch folgende Frage bleibt unbeantwortet : Warum haben Körper eigentlich eine Masse. Schließlich krümmt sie den Raum ? Erstmal bleibt dieses Fragezeichen. Dann im Jahr 1964 ist es Peter Higgs, ein frisch gebackener Physik-Professor (King’s College in London) geht mit einer kühnen These an die Öffentlichkeit.
Er macht sich an die Elementarteichen ran. Wir wissen bis dahin es sind zwölf und er sagt etwas sehr wichtiges, er kommt auf ein dreizehntes zu sprechen. Es ist das Higgs-Teilchen. Definitiv erfüllen diese Teilchen den ganzen Raum. Eine Behauptung !!!Er sieht in ihnen eine Art kosmischen Klebstoff, dieser heftet sich an die Materie.