A unifying theory of dark energy and dark matter ...

#1
University of Oxford: Bringing balance to the universe: New theory could explain missing 95 percent of the cosmos

Scientists at the University of Oxford may have solved one of the biggest questions in modern physics, with a new paper unifying dark matter and dark energy into a single phenomenon: a fluid which possesses 'negative mass'. If you were to push a negative mass, it would accelerate towards you. This astonishing new theory may also prove right a prediction that Einstein made 100 years ago.

J.S. Farnes: A unifying theory of dark energy and dark matter: Negative masses and matter creation within a modified Lambda-CDM framework

Eine verrückt erscheinende Idee, die konventionelle physikalische Vorstellungen beiseite schiebt und damit gleich zwei der größten Rätsel, nämlich die ominöse dunkle Energie und die dunkle Materie gewissermaßen in einem Streich miteinander verbindet.

Zusätzlich zur normalen Materie mit "positiver" Masse wird eine unsichtbare flüssige Materie mit "negativer" Masse postuliert: Teilchen mit negativer Masse stoßen sich wie gleich geladene Partikel ab. Trifft ein Partikel mit negativer Masse auf ein Partikel mit positiver Masse, so beschleunigt er dieses entlang seiner eigenen Bewegungsrichtung immer weiter.

Der Autor Jamie S. Farnes sagt, das Konzept einer negativen Masse sei zwar kontra-intuitiv, es verletze jedoch keine bekannten physikalischen Gesetze, insbesondere sei es konsistent mit der allgemeinen Relativitätstheorie. Das Konzept negativer Masse sei von Einstein bereits vor 100 Jahren angedacht, aber aufgegeben worden.

Negative Mass (Wikipedia)

Negative Massen seinen natürliche Kandidaten für kalte dunkle Materie, da diese aufgrund ihrer abstoßenden Eigenschaft sich nicht wie normale Materie zu Sternen zusammenballen, mit Kernfusion usw.

Zugleich seien solche negative Massen natürliche Kandidaten für die dunkle Energie, das sie aufgrund ihrer abstoßenden Eigenschaften die Expansion des Universums antreiben.

Im Hauptteil des Papiers beschreibt der Autor eine N-Körper Simulation mit 50 000 Teilchen, mit der er u.a. bekannte empirische Phänomene wie die galaktische Struktur und die flachen Rotationskurven reproduzieren kann.

Fazit des Autors:

I suggest that a negative mass Universe is also a beautiful one. It naturally implies a symmetry, in which all physical systems are polarised into positive and negative states. A polarised cosmology that contains both positive and negative masses can literally bring balance to the Universe. This polarisation of the cosmos leads to a form of modified Lambda-CDM which seems to have the potential to quite possibly be able to describe our Universe in a more complete fashion than standard Lambda-CDM, with the distinct advantage that negative masses can offer a physical explanation for the natures of dark energy and dark matter.

As it was Einstein that was the first to suggest that the cosmological constant could be modelled using negative masses, it seems that he potentially may have made two blunders. By not pursuing his own prediction, he may possibly have missed the chance to predict the existence of the mysterious dark aspects of our Universe. While it is certain that the negative masses discussed in this paper are gravitationally repulsive, it might be that the concept of negative mass is the most repulsive feature of all. Nevertheless, we should seriously consider the possibility that the perplexing nature of the dark Universe may feasibly have remained a mystery for 100 years due to a simple and pervasive sign error.

Da es in einem angesehenen Fachjournal Astronomy and Astrophysics mit obligatem Review veröffentlicht wird, kann man immerhin davon ausgehen, dass es sich dabei um eine professionelle Arbeit und keinen Klamauk handelt. Wie die fachkundigen Kollegen darauf reagieren werden, dass ist jetzt die große Frage. Ich kann mir gut vorstellen, dass dieses Papier einigen Staub aufwirbeln wird.

Wenn an dem Papier etwas dran ist, werden wir wohl demnächst statt nach dunkler Materie nach Teilchen mit negativer Masse suchen ...
 
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#2
Hallo Peter,

danke für den interessanten Artikel. Neben kosmologischen Auswirkungen hätte die Existenz von negativer Masse auch Konsequenzen, die eher wie Science-Fiction klingen, unter anderem die Möglichkeit der Stabilisierung von Wurmlöchern oder der Konstruktion eines Alcubierre Warp-Antriebs... Das wird auch in dem von dir verlinkten Wikipedia-Artikel über negative Masse erwähnt (eventuell benötigen diese Anwendungen spezielle Formen von Materie mit negativer Masse; man müsste sehen, ob die von Farnes vorgeschlagene Form diese Eigenschaften hat).

Viele Grüße
Mark
 
#3
Danke für deine Erklärungen, P_E_T_E_R!

Coole Idee, diese Vereinheitlichung zwischen dunkler Materie und dunkler Energie! :cool: Und geadelt durch Albert Einstein. Vielleicht muss man nur mal all seine "Eseleien" durchforsten... ;) Wie heißt es so schön: Auf den Schultern von Riesen.

Ich hoffe sehr, dass sich diese Theorie bewährt (z.B. muss sie kompatibel sein mit den bereits beobachteten Phänomenen). Was mich stutzig machte, als das Paper in meiner Timeline auftauchte, ist, dass das Paper nur einen Autoren hat und einem Department für Ingenieurwissenschaften entstammt.

Thomas

P.S. Bin schon gespannt wie die Experimentalwissenschaftler an diese Sache rangehen werden.

P.P.S Warum eigentlich Flüssigkeit, und nicht Gas :unsure:
 
#4
Ich weiß nicht, wo du "Flüssigkeit" gelesen hast. Falls du das englische Wort "fluid" in Peters blau markiertem Text meinst: Englisch "fluid" ist auf deutsch auch "Fluid". Das ist der zusammenfassende Begriff für Flüssigkeiten und Gase. Das ist sinnvoll, da es keinen fundamentalen Unterschied zwischen beiden Medien gibt. Insbesondere bei überkritischen Medien macht es keinen Sinn zwischen Flüssigkeiten und Gasen zu unterscheiden.

Gruß
Wolfgang
P.S.: Fluidverfahrenstechnik ist übrigens bei Broterwerb
 
#5
#8
Wie die fachkundigen Kollegen darauf reagieren werden, dass ist jetzt die große Frage. Ich kann mir gut vorstellen, dass dieses Papier einigen Staub aufwirbeln wird.
Tja, das hat in der Tat nicht lange gedauert.

Eine ablehnende Reaktion kam schon in einem Blog von Sabine Hossenfelder

Backreaction: No, negative masses have not revolutionized cosmology

Dort kam es dann auch zu einem email Austausch mit dem Autor.

Es ist ja noch früh, mal seh'n, was da noch kommt ...
 
#9
Moin,

das das nicht unwidersprochen bleibt war abzuwarten, immerhin eine sehr spannende Sache, man darf weiter gespannt sein, das wird nicht die einzige Reaktion bleiben.

Der Denkansatz ist in sich so andersartig, dass die bisherigen Verfechter der dark matter/dark energy mit Sicherheit nicht so ohne weiteres darauf anspringen, da stecken Generationen an Arbeit drin, die berechtigter Weise verteidigt sein wollen, bevor man Alternativen annimmt.

CS
Jörg
 
#11
Das hört sich von deiner Seite aus etwas patzig an - aber vllt. meintest du es nicht so. ;)
Da sieht man mal, dass man bei der Schriftsprache vorsichtig sein muss. Das war ganz bestimmt nicht patzig gemeint! Ich schwöre! Ich war nur nicht sicher, ob nicht tatsächlich irgendwo in den von Peter verlinkten Texten das Wort "Flüssigkeit" oder "liquid" auftaucht.

Gruß
Wolfgang

P.S.: Musste übrigens "mein Broterwerb" heißen, nicht "bei Broterwerb".
 
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