Gedanken zur Dunklen Materie

[M_Hamilton]

Hallo Kirk,

na dann, hier einige weitere Empfehlungen:

Gravitation

press.princeton.edu

Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity

<p><b>A leading physicist delves into relativity and experimental applications</b></p> <p><i>Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity</i> offers a Nobel laureate's perspectives on the wealth of data technological developments have brought to...

www.wiley.com

General Relativity

A classic textbook designed to help students understand general relativity Robert M. Wald's book has been a staple of physics teaching for decades. It offers straightforward, rigorous analyses of current understandings of all the central questions and problems of the field, giving each the...

press.uchicago.edu

Viele Grüße
Mark

 

[kirk11]

Vielen Dank für die Tipps.

Alles was online verfügbar ist, kann ich natürlich früher / schneller durchlesen.

 

[rin67630]

Und wenn unser Universum ein "schwarzes Loch der dunkle Materie" wäre?
Dass diese einfach so dünn wäre, das es außerhalb unserem Ereignishorizont wäre?
Dann würde auch ein Urknall Sinn machen. Oder auch mehreren, woanders.

 

[kirk11]

Ich halte ganz prinzipiell nicht viel davon dass man dunkle Materie zur Erklärung für so vieles heranzieht (für die Geschwindigkeit der Entstehung der Strukturen unseres Universums, für das Erscheinungsbild der kosmischen Hintergrundstrahlung etc.,etc.)

Das ist für mich das Pferd von der falschen Seite aufzuzäumen.

Zuerst einmal sollte man die wesentlichen Punkte rund um die DM klären (auch wenn das noch lange dauern könnte) - z.B. woraus besteht diese im genaueren (mit welchen Eigenschaften) - und dann für u.a. obengenanntes einzusetzen versuchen.

Aber so lassen sich diese Theorien weder richtig falsifizieren noch verifizieren und auch der Aussagewert (selbst wenn die Theorien stimmen sollten) ist ziemlich beschränkt, solange DM nicht näher definiert werden kann.

Und wenn unser Universum ein "schwarzes Loch der dunkle Materie" wäre?
Dass diese einfach so dünn wäre, das es außerhalb unserem Ereignishorizont wäre?
...

Das klingt für mich reichlich wirr, sorry.

Aber wenn Du das für einen interessante Idee haltest, dann solltest du diese erheblich genauer beschreiben - dann kann man dazu auch sachlich Stellung beziehen.

 

[rin67630]

Aber wenn Du das für einen interessante Idee haltest, dann solltest du diese erheblich genauer beschreiben - dann kann man dazu auch sachlich Stellung beziehen.

Da, außer der Schwerkraft, keine Möglichkeit mit der dunklen Materie zu wechselwirken besteht, bleibt alles natürlich sehr philosophisch.

Man muss allerdings feststellen, dass das Universum zugleich expandiert und dafür ein Träger braucht, als auch über die Schwerkraft dazu neigt, ultimativ ortsgebunden in schwarze Löcher zu kollabieren, aus der - außer der Schwerkraft- praktisch keine Wechselwirkung mit dem Rest des Universums stattfinden kann.
Man sollte sich allerdings nicht mit dem "Urknall aus dem Nichts" abfinden.
Ich habe einfach die Vorstellung, dass genau dieser "Urknall" den Endprozess einer Verdichtung der dunkle Materie ist, die dann ohne mögliche Rückwirkung zur Materie wird.
Dieses Gedankenspiel führt auch dazu, dass die Urknall-Singularität der dunkle Materie nicht die einzige wäre.
Natürlich ist es nur ein philosophisches Gedankenspiel, da eine Interaktion mit "der andere Seite" ausgeschlossen ist.
Es könnte allerdings der haarige Interpretation des "Urknalls" (die wohl niemanden neugierig genug wirklich zufriedenstellen kann) einen Sinn geben.

 

[Ehemaliges Mitglied 24639]

Keine Ahnung ob das stimmt!

Rätsel um Dunkle Materie gelöst

Eine mysteriöse Galaxie drohte alles, was wir über die Entstehung von Galaxien zu wissen glauben, auf den Kopf zu stellen.

futurezone.at

 

[kirk11]

Überraschend finde ich hier in erster Linie folgendes:

Bevor also NGC 1035 die Sterne aus DF4 herausgerissen hat, hat sie die Dunkle Materie abgesaugt. Sterne werden üblicherweise erst aus ihren Galaxien gerissen, wenn die Dunkle Materie auf 10 bis 15 Prozent der gesamten Masse der Galaxie fällt.

Dass DM stärker / früher auf die Gravitation einer größeren Nachbarsgalaxie reagieren soll als Sterne, ist nach meinem Wissensstand nicht unbedingt im Einklang mit sonstigen Beobachtungen in diesem Bereich (z.B. in Bezug auf die Thematik 'Clash' von Galaxienhaufen).

 

[hhh]

Die DM befindet sich im Halo, also nicht so überraschend. Der Titel "Rätsel um dunkle Materie" kann etwas irreführend sein. Woraus DM besteht wissen wir immer noch nicht. Man hat nur eine mögliche plausible Erklärung für das Fehlen der DM in dieser Galaxie gefunden. Mehr nicht.

 

[kirk11]

Die DM befindet sich im Halo, also nicht so überraschend.

Nur ein kleinerer Teil der DM ist dadurch näher bei der Nachbarsgalaxie. Der größere Teil ist gleich weit oder weiter entfernt als die Scheibe der Galaxie.

 

[kirk11]

Nur zur Erinnerung zum Thema 'Bullet Cluster' (das Thema wurde ja in diesem Thread schon recht ausführlich behandelt) eine kurze Zusammenfassung des hier relevanten:

...
Sie (Anmerkung: die DM) verhält sich wie die Galaxien. D. h., sie strömt nahezu oder völlig stoßfrei durch den jeweils anderen Haufen. Die Wechselwirkung mit sich selbst und mit dem intergalaktischen Gas muss also entsprechend schwach sein. Das ist ein Indiz dafür, dass die dunkle Materie nicht baryonisch ist.
...

 

[kirk11]

Aus dem hier (ziemlich) neu geposteten Artikel

eROSITA findet riesige Blasen im Halo der Milchstraße

...Der größte Teil der gewöhnlichen (baryonischen) Materie im Universum ist für unsere Augen unsichtbar; alle Sterne und Galaxien, die wir mit optischen Teleskopen beobachten, machen weniger als 10% ihrer Gesamtmasse aus. Man nimmt an, dass sich riesige Mengen unbeobachteter baryonischer Materie in den Halos mit geringer Dichte befinden, die die Galaxien und die Filamente im kosmischen Netz wie Kokons umgeben. Diese Halos sind heiß, mit einer Temperatur von Millionen von Grad, und daher nur für Teleskope sichtbar, die energiereiche Strahlung nachweisen können...

Das klingt ja sehr nach dem, was als DM bezeichnet wird (auch mit den ~ 90 % der Masse, z.B. im Zusammenhang mit Galaxien).

Aber ich dachte dass DM (zumindest zum größten Teil) als nicht-bayronische Masse vermutet wird !?

Auch dass Halos standardmäßig so heiß sein sollen ist mir nicht geläufig - was macht diese so heiß wenn diese ganz überwiegend aus DM bestehen sollen ?

...oder durch einen Ausbruch aus dem supermassereichen Schwarzen Loch im galaktischen Zentrum verursacht wurden.

Wie ist das zu verstehen ?

Diverse (auch ziemlich statische) Aktivitäten im Umfeld von SL (siehe Quasare) wären ja nichts so Besonderes, aber ein Ausbruch direkt aus einem SL (wo dann das SL entsprechend Masse / Energie verlieren würde) wäre doch gegen jede Lehrmeinung ?

 

[P_E_T_E_R]

Unsere Milchstrasse ist nicht nur von einem Halo aus dunkler Materie, sondern auch von einem Gas-Halo aus gewöhnlicher baryonischer Materie umgeben. Und das gilt auch für andere Galaxien. Das ist eigentlich nichts neues:

Galactic Halo

Milky Way - Galactic Halo

darüber wurde auch hier schon berichtet:

Riesiger Gashalo um M31

Dass der baryonische Gas-Halo dabei als "heiß" beschrieben wird, beschreibt den Umstand, dass es sich um ein Plasma aus hochionisierten Atomen (überwiegend Protonen) und Elektronen mit hoher kinetischer Energie handelt, die vermutlich bei der Explosion von Supernovae oder im Umfeld von schwarzen Löchern in deren Jets oder Akkretionsprozessen erzeugt wurden.

Die gesamte im baryonischen Gas-Halo akkumulierte Masse ist von ähnlicher Größe wie die stellare Masse. Man sollte sie aber nicht mit dem DM-Halo verwechseln, dessen Masse nochmal größer ist.

 

[kirk11]

Die ca.-Zahlen für die Masse der Milchstraße sind ja bekannt (z.B. aus Unsere Milchstraße wiegt 1,5 Billionen Sonnenmassen | MDR.DE):

...Dass sich die astronomische Forschung bislang schwer damit tat, die Masse der Milchstraße einigermaßen zuverlässig zu bestimmen, lag vor allem daran, dass unsere Galaxie nur zu zehn Prozent aus der sichtbaren Masse von rund 200 Milliarden Sternen sowie des supermassereichen Schwarzen Loches in seinem Zentrum besteht...

Mit zusätzlich 9 x so viel unsichtbarer bayronischer Masse ergäbe das schon in der Größenordnung 1,5 - 2 Billionen Sonnenmassen - da wäre praktisch kein Platz mehr für die Masse der DM welche ja wieder ca. 9 x mal höher sein soll.

Aus dem schon zitierten Artikel im Forum:

...In beiden Fällen muss die Energie, die für die Entstehung dieser riesigen Blasen nötig ist, enorm gewesen sein, mit 10^56 erg entspricht dies in etwa der Energie, die bei 100.000 Supernovae freigesetzt wird, und ist damit in einer ähnlichen Größenordnung wie Schätzungen anderer AGN-Ausbrüche).

Das ist aber schon eine sehr ordentliche Energiemenge - da wäre es interessant was dafür das gänigste Erklärungsmodell ist und ob diese Blasen eher kurzfristig oder über einen längeren Zeitraum entstanden sind.

 

[P_E_T_E_R]

Mit zusätzlich 9 x so viel unsichtbarer bayronischer Masse ergäbe das schon in der Größenordnung 1,5 - 2 Billionen Sonnenmassen - da wäre praktisch kein Platz mehr für die Masse der DM welche ja wieder ca. 9 x mal höher sein soll.

Vorsicht mit den Zahlen, die Masse vom Gasplasma ist nicht 9x so groß, sondern nahezu von ähnlicher Größe wie die stellare Masse. Ich zitiere nochmal aus den oben angegebenen Links:

Die ionisierte Gasmasse von M31 beträgt 3 x 10^9 Sonnenmassen innerhalb eines Radius von 200.000 Lj, und sogar 10x soviel innerhalb vom sog. Virial-Radius von 1 Million Lj, was zu vergleichen ist mit einer virialen Gesamtmasse von 10^12 Sonnenmassen.

Gaseous Halo: In addition to the stellar halo, the Chandra X-ray Observatory, XMM-Newton, and Suzaku have provided evidence that there is a gaseous halo with a large amount of hot gas. The halo extends for hundreds of thousand of light-years, much farther than the stellar halo and close to the distance of the Large and Small Magellanic Clouds. The mass of this hot halo is nearly equivalent to the [stellar] mass of the Milky Way itself. The temperature of this halo gas is between 1 and 2.5 million K.

 

[P_E_T_E_R]

In beiden Fällen muss die Energie, die für die Entstehung dieser riesigen Blasen nötig ist, enorm gewesen sein, mit 10^56 erg entspricht dies in etwa der Energie, die bei 100.000 Supernovae freigesetzt wird

Wenn man bedenkt, dass in einer typischen Galaxie wie der unseren pro Jahrhundert 1 bis 3 Supernovae erwartet werden, bekommt man das schon in 5 Millionen Jahren zusammen. (*)

(*) Milky Way Supernova Rate

 

[kirk11]

...Vorsicht mit den Zahlen, die Masse vom Gasplasma ist nicht 9x so groß, sondern nahezu von ähnlicher Größe wie die stellare Masse. Ich zitiere nochmal aus den oben angegebenen Links...:

Die Angaben beruhen auf einem Zitat des besagten Artikels hier im Forum, meine eigene Position dazu ist neutral.

Deswegen ist es nicht sinnvoll bei mir Überzeugungsarbeit zu leisten; allenfalls könnte es zweckführend sein, beim Autor des Artikels zu hinterfragen wie er auf diese Angaben kommt bzw. wie diese zu interpretieren sind.

Wenn man bedenkt, dass in einer typischen Galaxie wie der unseren pro Jahrhundert 1 bis 3 Supernovae erwartet werden, bekommt man das schon in 5 Millionen Jahren zusammen.

Nach meinem Stand der Recherche gibt es hier - wie so häufig bei schwierigeren astrophysikalischen Thematiken - noch keine allgemein akzeptierte Erklärung, sondern ein Bündel an Theorien.

 

[P_E_T_E_R]

Die Angaben beruhen auf einem Zitat des besagten Artikels hier im Forum

Damit meinst du wohl die Pressemitteilung vom MPI, die sich auf die Entdeckung von "Blasen" im Gasplasma der Milchstraße bezieht:

Detection of large-scale X-ray bubbles in the Milky Way halo

In dem Papier wird aber nirgendwo eine Gesamtmasse von diesem Gasplasma genannt, da geht es um die Beobachtung und mögliche Erzeugungsmechanismen dieser "Blasen".

Die von dir zitierte sehr allgemein formulierte Textpassage aus der Pressemitteilung

Der größte Teil der gewöhnlichen (baryonischen) Materie im Universum ist für unsere Augen unsichtbar; alle Sterne und Galaxien, die wir mit optischen Teleskopen beobachten, machen weniger als 10% ihrer Gesamtmasse aus.

suggeriert tatsächlich, dass der stellare Massenanteil nur 10% der gesamten baryonischen Masse ausmacht. Nach meiner Kenntnis und den oben bereits zitierten Quellen stimmt das aber nicht. Der baryonische Massenanteil im Plasmahalo ist nicht zehnmal größer als der stellare, sondern (mit erheblichen Unsicherheiten) allenfalls fast gleichgroß. Wenn wir hier von 10% der Gesamtmasse reden, dann ist das die Gesamtmasse einschließlich dunkler Materie. Vermutlich war das so gemeint, aber sehr missverständlich formuliert.

Im Fachjargon wird diese aus kinematischen Überlegungen folgende effektive Gesamtmasse einschließlich dunkler Materie auch Viriale Masse genannt.

 

[kirk11]

Wenn wir hier von 10% der Gesamtmasse reden, dann ist das die Gesamtmasse einschließlich dunkler Materie.

Das ist eben auch mein ungefährer Kenntnisstand und grobe Abweichungen davon (welche durch Forschungsergebnisse etc. auch belegbar wären) würden wohl nicht nur eine Randbemerkung in einem solchen Artikel sein sondern würden wohl auch jede Menge Reaktionen in der Fachwelt auslösen.

Der / die Autor(en) dürften daher entwender etwas schlampig recherchiert oder formuliert haben.

Aber andererseits möchte ich den Autoren zu Gute halten bzw. anmerken, dass ich diese Unterscheidung in bayronische / nicht-bayronische Materie für recht unglücklich bzw. unpräzise halte.

Wenn man z.B. die Definition in Wikipedia heranzieht:

Baryonische Materie in der Kosmologie​

Als Baryonische Materie bezeichnet man in der Kosmologie und der Astrophysik die aus Atomen aufgebaute Materie, um diese von dunkler Materie, dunkler Energie und elektromagnetischer Strahlung zu unterscheiden. Im sichtbaren Universum gibt es mehr Baryonen als Antibaryonen, diese Asymmetrie nennt man Baryonenasymmetrie.

Nicht-Bayronische Materie wäre nach dieser Definition also wohl auch Neutronensterne, weil diese ja nicht mehr aus ganzen Atomen aufgebaut sind. Von SL ganz zu schweigen, was für Teilchen dort dauerhaft existieren können ist wohl noch sehr rätselhaft - allerdings mit hoher Wahrscheinlichkeit keine Atome.

Und aus was (bzw. welchen Teilchen) DM besteht ist eben auch bei weitem noch nicht geklärt; diesen Bereich einfach dem nicht-bayronischem Bereich zur Gänze (oder auch nur ganz überwiegend) zuzuordnen hat für mich mehr mit Willkür als mit einer durch hard facts belegbaren Klassifizierung zu tun.

Dazu kommt noch das neben dem Nicht-Bayronischen ja auch noch der Begriff der Antibaryonen existiert (was zur komplexem Thematik der Antimaterie führt).

 

[P_E_T_E_R]

Nun, der Begriff Baryon ist in der Teilchenphysik klar definiert, er bezeichnet Teilchen wie das Proton und Neutron, welche eine ungerade Anzahl von mindestens drei Valenzquarks enthält. Dazu gehört auch eine beträchtliche Anzahl von unstabilen Teilchen mit kurzer Lebensdauer, die aber für astronomische Belange von untergeordneter Bedeutung sind.

Baryonische Materie im astrophysikalischen Kontext besteht schlicht und einfach aus Atomen und Molekülen, wobei diese wie bei irdischem Material in fester, flüssiger oder gasförmiger Form, oder in mehr oder weniger ionisierter Form wie im interstellaren Plasma vorliegt. Sie kann auch entartet sein, wie in einem weißen Zwerg oder Neutronenstern. Zu einem sehr geringen Teil kommt sie auch als Antimaterie daher. Materie oder Antimaterie, die in ein schwarzes Loch stürzt, wird von außen nur noch über ihre Masse, Ladung und Drehimpuls wahrgenommen.

Wie die gesamte baryonische Materie zwischen der stellaren galaktischen Komponente und dem interstellaren und intergalaktischen Gashalo aufgeteilt ist, darüber wird wohl noch gestritten. Dass die Milchstraße von einem massiven und ausgedehnten Gashalo umgeben ist, der sich weit in den intergalaktischen Raum ausdehnt, ist zwar nicht neu, aber quantitave Einsichten gewinnt man erst allmählich:

The baryon census in a multiphase intergalactic medium: 30% of the baryons may still be missing

A census of baryons in the Universe from localized fast radio bursts

 

[kirk11]

Ich halte es für nicht so sinnvoll, eine klar vorgegebene Definition mithilfe des Ausdrucks 'entartet' zu erweitern.
Wenn ich das / die Definitionskriterien (in dem Fall ein Atom zu sein bzw. aus Atomen zu bestehen) nicht erfülle, dann ist das betreffende eben auch nicht das Definierte (das sollte ja auch das übliche wissenschaftliche Prozedere sein).

Wenn ich z.B. einen Sturm mit einer Geschwindigkeit von 74,9 - 117,7 km/h definiere und der Wind ist um 5 km/h zu schwach oder zu stark dann ist dieser Wind wohl auch kein 'entarteter Sturm' sondern nur ein 'normaler' Wind oder eben ein Wind in Orkan-Stärke.

Gegebenenfalls müßte man die Definitionskriterien entsprechend erweitern bzw. so umformulieren, dass sich das Betreffende dann innerhalb dieser Kriterien bewegt.

Das aber nur am Rande.

Die größere Thematik sehe ich darin, dass es nach meiner Einschätzung / meinem Wissensstand nicht adäquat ist, DM der nicht-bayronischen Materie zuzuordnen.
Was sollen überhaupt die Merkmale / Eigenschaften nicht-bayronischer Materie sein ?

Und wenn diese Definition getroffen ist (bzw. getroffen wurde), wie soll man etwas konkret zuordnen (in dem Fall die DM) wenn man deren Zusammensetzung / Teilchen noch nicht kennt ?

 

[holger_merlitz]

Baryonische Materie hat starke Wechselwirkung, DM nicht, daher kann DM nicht zur baryonischen Materie gezählt werden.

DM könnte entweder gravitative & schwache WW haben (ähnlich wie Neutrinos), oder gar nur gravitative.

Viele Grüße,
Holger

 

[kirk11]

Diese Eigenschaft(en) der DM sollte nach dem aktuellen Forschungsstand schon weitgehend abgesichert sein.

Welche Materie / Teilchen würde(n) noch in diese Kategorie fallen, abgesehen von DM & Neutrinos (oder derzeit noch keine weiteren bekannt) ?

Dieses Unterscheidungsmerkmal zwischen nicht-bayronische und bayonischer Materie halte ich für schon ziemlich sinnvoll - allerdings (wie oberhalb festgehalten) in einem Mainstream-Informationsmedium wie Wikipedia kommt der Begriff Wechselwirkung in Zusammenhang mit der Definition bayronischer Masse nicht vor.

 

[P_E_T_E_R]

'entartet'

Ob die Zustandsbezeichnung für Materie in weißen Sternen und Neutronensternen nun gefällt oder nicht - es ist nun mal ein stehender Begriff in der Physik für fermionische Materie, zu der Baryonen nun mal gehören, wenn bei extremem gravitativem Druck das Pauli-Prinzip die Besetzung der Energieniveaus bestimmt:

Degenerate Matter

Entartete Materie

Man spricht auch allgemein von Entartung in der Quantenmechanik, wenn mehrere Eigenzustände den selben Eigenwert besitzen.

 

[holger_merlitz]

Diese Eigenschaft(en) der DM sollte nach dem aktuellen Forschungsstand schon weitgehend abgesichert sein.

Welche Materie / Teilchen würde(n) noch in diese Kategorie fallen, abgesehen von DM & Neutrinos (oder derzeit noch keine weiteren bekannt) ?

Dieses Unterscheidungsmerkmal zwischen nicht-bayronische und bayonischer Materie halte ich für schon ziemlich sinnvoll - allerdings (wie oberhalb festgehalten) in einem Mainstream-Informationsmedium wie Wikipedia kommt der Begriff Wechselwirkung in Zusammenhang mit der Definition bayronischer Masse nicht vor.

Von den Neutrinos einmal abgesehen kennt man bisher keine weiteren Teilchen mit diesen Eigenschaften. Das ist allerdings auch nicht so verwunderlich, denn es ist ja gerade das Hauptmerkmal solcher Teilchen, in den Detektoren praktisch unsichtbar zu bleiben. Erweiterungen des Standardmodells, wie etwa die Sypersymmetrie, führen allerdings zu mehreren möglichen Kandidaten, wobei deren Massen leider nicht vorhergesagt werden können. Es gehört daher zu den Hauptaufgaben des LHC-Beschleunigers, nach Signaturen solcher Teilchen Ausschau zu halten. Sollten in bestimmten Arten von Zerfällen systematisch die Impuls- und Energiebilanzen nicht aufgehen, dann wäre das ein Hinweis darauf, dass ein unsichtbares Teilchen dem Detektor entwischt sein muss. Auf diese Weise ist man einst beim Beta-Zerfall dem Neutrino auf die Spur gekommen.

Viele Grüße,
Holger

 

[kirk11]

Ob die Zustandsbezeichnung für Materie in weißen Sternen und Neutronensternen nun gefällt oder nicht - es ist nun mal ein stehender Begriff in der Physik für fermionische Materie, zu der Baryonen nun mal gehören, wenn bei extremem gravitativem Druck das Pauli-Prinzip die Besetzung der Energieniveaus bestimmt:

Degenerate Matter

Entartete Materie

Man spricht auch allgemein von Entartung in der Quantenmechanik, wenn mehrere Eigenzustände den selben Eigenwert besitzen.

Diese Fakten / Zusammenhänge bestreite ich ja auch in keinster Weise.

Aber diese wären dann auch bei der Definition der bayronischen Materie zu berücksichtigen, z.B. in dem man eine eigene Kategorie oder eine Zwischenkategorie (zwischen der 'normale' bayronischen Materie und nicht-bayronischer Materie) für diesen Bereich macht.

Dass die betreffende Materie entartet ist begründet warum diese (zumindest was Neutronensterne betrifft) nicht mehr aus (vollständigen) Atomen besteht, aber deswegen passt sie trotzdem nicht in die Definition von atomarer bayronischer Materie, wie sie dem Nicht-Insider (welcher sich über solche Begriffe wohl am häufigsten über Wikipedia informiert) präsentiert wird.

 

[kirk11]

Von den Neutrinos einmal abgesehen kennt man bisher keine weiteren Teilchen mit diesen Eigenschaften. Das ist allerdings auch nicht so verwunderlich, denn es ist ja gerade das Hauptmerkmal solcher Teilchen, in den Detektoren praktisch unsichtbar zu bleiben. Erweiterungen des Standardmodells, wie etwa die Sypersymmetrie, führen allerdings zu mehreren möglichen Kandidaten, wobei deren Massen leider nicht vorhergesagt werden können. Es gehört daher zu den Hauptaufgaben des LHC-Beschleunigers, nach Signaturen solcher Teilchen Ausschau zu halten. Sollten in bestimmten Arten von Zerfällen systematisch die Impuls- und Energiebilanzen nicht aufgehen, dann wäre das ein Hinweis darauf, dass ein unsichtbares Teilchen dem Detektor entwischt sein muss. Auf diese Weise ist man einst beim Beta-Zerfall dem Neutrino auf die Spur gekommen.

Viele Grüße,
Holger

Das ist schon sehr interessant.

Ich nehme an dass beim Aufspüren eines solchen Teilchens (jeweils) auch kontrolliert wird, ob bei diesem irgendein Zusammenhang mit DM bestehen könnte.

 

[hhh]

...

Dass die betreffende Materie entartet ist begründet warum diese (zumindest was Neutronensterne betrifft) nicht mehr aus (vollständigen) Atomen besteht, aber deswegen passt sie trotzdem nicht in die Definition von atomarer bayronischer Materie, wie sie dem Nicht-Insider (welcher sich über solche Begriffe wohl am häufigsten über Wikipedia informiert) präsentiert wird.

Wenn man sich so tief in die Materie einarbeiten will, wird man sich wohl "Insider-Wissen" aneignen müssen. Und da reicht auch Wikipedia nicht aus.
Das Universum ist nun mal recht kompliziert.

Ich nehme an dass beim Aufspüren eines solchen Teilchens (jeweils) auch kontrolliert wird, ob bei diesem irgendein Zusammenhang mit DM bestehen könnte.

Das wird gemacht. Bisher erfolglos. Aber auch nicht so verwunderlich, eine Eigenschaft der DM ist nun mal, dass man nicht so einfach mal ein Teilchen davon nachweisen kann.

 

[P_E_T_E_R]

Von den Neutrinos einmal abgesehen kennt man bisher keine weiteren Teilchen mit diesen Eigenschaften. Das ist allerdings auch nicht so verwunderlich, denn es ist ja gerade das Hauptmerkmal solcher Teilchen, in den Detektoren praktisch unsichtbar zu bleiben. Erweiterungen des Standardmodells, wie etwa die Sypersymmetrie, führen allerdings zu mehreren möglichen Kandidaten, wobei deren Massen leider nicht vorhergesagt werden können. Es gehört daher zu den Hauptaufgaben des LHC-Beschleunigers, nach Signaturen solcher Teilchen Ausschau zu halten. Sollten in bestimmten Arten von Zerfällen systematisch die Impuls- und Energiebilanzen nicht aufgehen, dann wäre das ein Hinweis darauf, dass ein unsichtbares Teilchen dem Detektor entwischt sein muss. Auf diese Weise ist man einst beim Beta-Zerfall dem Neutrino auf die Spur gekommen.

Ich nehme an dass beim Aufspüren eines solchen Teilchens (jeweils) auch kontrolliert wird, ob bei diesem irgendein Zusammenhang mit DM bestehen könnte.

Kirk, so einfach ist das nicht. Beim LHC am CERN werden zwar durchaus große Mengen von Ereignissen registriert, bei denen die Energie- und Impulsbilanz nicht aufgeht. Das erwartet man auch, weil nun mal sehr viele unsichtbare Neutrinos im Spiel sind. Einem einzelnen Ereignis kann man aber überhaupt nicht ansehen, ob da ein Neutrino oder ein mutmaßliches DM-Teilchen fehlt.

Stattdessen simuliert man die aufgrund der bekannten Physik erwarteten Verteilungen und schaut, ob sich in den gemessenen Verteilungen signifikante Unterschiede zeigen. Das hat man gemacht und bislang keine Hinweise gefunden. Darauf wurde auch hier bereits hingewiesen:

Kein Hinweis auf DM am CERN

Da du an der sich anschließenden Diskussion beteiligt warst, ist dir das ja bekannt.

 

[kirk11]

@ hhh

Wenn man sich so tief in die Materie einarbeiten will, wird man sich wohl "Insider-Wissen" aneignen müssen. Und da reicht auch Wikipedia nicht aus.
Das Universum ist nun mal recht kompliziert.

Da gebe ich Dir an sich uneingeschränkt recht.

Nur geht's im vorliegenden Fall weniger um Wissen als um eine Definitonsfrage (die Wikipedia-Definition für bayronische Materie findet man nach meiner Recherche sinngemäß auch in anderen astrophysikalischen Online-Lexika):
Ist die 'Gleichung' Neutron = (auch ein) Atom korrekt oder nicht (und ich denke diese Fragestellung geht nicht über Schulbildung hinaus) ?
Für mich gibt es da eine klare Antwort [nein] und es ist mE einfach eine definitorische Schlampigkeit die sich da breit gemacht hat, zumindest wenn man auch Neutronensterne der bayronische Materie zuordnen will.
Lösungsansätze wären leicht zu finden, z. B. in dem man den Faktor Wechselwirkung in die Definition fix integriert (also z.B. dass nicht-bayronische Materie keine starke Wechselwirkung zeigen darf um als solche anerkannt zu werden).

 

[kirk11]

Kirk, so einfach ist das nicht. Beim LHC am CERN werden zwar durchaus große Mengen von Ereignissen registriert, bei denen die Energie- und Impulsbilanz nicht aufgeht. Das erwartet man auch, weil nun mal sehr viele unsichtbare Neutrinos im Spiel sind. Einem einzelnen Ereignis kann man aber überhaupt nicht ansehen, ob da ein Neutrino oder ein mutmaßliches DM-Teilchen fehlt.

Stattdessen simuliert man die aufgrund der bekannten Physik erwarteten Verteilungen und schaut, ob sich in den gemessenen Verteilungen signifikante Unterschiede zeigen. Das hat man gemacht und bislang keine Hinweise gefunden. Darauf wurde auch hier bereits hingewiesen:

Kein Hinweis auf DM am CERN

Da du an der sich anschließenden Diskussion beteiligt warst, ist dir das ja bekannt.

Mein diesbezügliches Statement hatte ich vielleicht nicht klar genug formuliert.

Ich meinte wenn man (was noch lange dauern kann) ein weiteres konkretes Teilchen nicht-bayronischer Zuordnung findet (von der fehlenden starken Wechselwirkung her dem Neutrino vergleichbar), dass man dieses Teilchen x dann darauf abchecken wird, ob es als ein Baustein der DM in Frage kommt.

Und sollte man im Laufe der Jahrzehnte weitere solche Teilchen finden, dann natürlich jeweils auch wieder - sollte das Rätsel rund um die DM zwischenzeitlich nicht schon auf andere Art und Weise gelöst worden sein.