Inhaltsverzeichnis:
- Das Problem der dunklen Materie
- Und wir wissen nicht was es ist, wir können es nur vermuten
- Ein reiches "Schattenuniversum"?
- Das Schattenleben wird im Schatten bleiben
Video: Ist Leben basierend auf Dunkler Materie möglich?
2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01
Der überwiegende Teil der Masse unseres Universums ist unsichtbar. Und seit geraumer Zeit versuchen Physiker zu verstehen, was diese schwer fassbare Masse ist. Wenn es aus Teilchen besteht, besteht die Hoffnung, dass der Large Hadron Collider ein Teilchen der Dunklen Materie produzieren kann, oder das Weltraumteleskop wird eine beredte Gammastrahlensignatur von Kollisionen mit Dunkler Materie sehen. Bisher gibt es nichts. Und dieses Problem lässt theoretische Physiker über neue Ideen nachdenken.
2017 untersuchte die renommierte theoretische Physikerin Lisa Randall eine der unglaublichsten Möglichkeiten der Dunklen Materie. Hypothetisch natürlich. Anstatt Dunkle Materie als eine bestimmte Art von Teilchen zu behandeln, nahm sie an, dass Dunkle Materie aus einer ganzen Familie von Teilchen bestehen könnte, die dunkle Sterne, dunkle Galaxien, dunkle Planeten und möglicherweise dunkles Leben bilden. Die Chemie des dunklen Universums könnte so reichhaltig und vielfältig sein wie unsere eigene „normale Chemie“. Aber nicht alles ist so einfach.
Das Problem der dunklen Materie
Unser Universum ist ein erstaunlicher, wenn auch unverständlicher Ort.
In den letzten Jahrzehnten haben wir festgestellt, dass 84,5% der Materie im Universum nicht sichtbar sind. Aufgrund seines eher unbeholfenen Spitznamens "dunkle Materie" befindet sich diese Substanz in einem Zustand, in dem sie nicht mit "normaler" Materie interagiert. Wie dunkle Energie sind diese Dinge „dunkel“, weil wir sie nicht verstehen.
Wenn jetzt ein Stück dunkle Materie auf meinem Schreibtisch liegt, werde ich es nie erfahren. Ein Stück dunkle Materie im Allgemeinen kann als solches nicht auf meinem Schreibtisch liegen. Es wird durch den Tisch fallen, und der Boden und die Erdkruste stürzen in die Schwerkraftquelle im Kern unseres Planeten. Oder es verschwindet auf unverständliche Weise im Weltraum. Dunkle Materie interagiert so schwach mit allem, dass dieses Stück einfach durch gewöhnliche Materie fällt, als ob sie nicht existierte.
Im kleinen Maßstab ist die Gravitationsmanifestation der Dunklen Materie vernachlässigbar, aber in kosmologischen Entfernungen ist die Präsenz der Dunklen Materie definitiv zu spüren – sie kann indirekt durch ihre Gravitationswirkung auf Galaxienhaufen und ihre Wirkung auf die Rotation von Galaxien beobachtet werden. Wir wissen, dass es existiert, wir sehen es einfach nicht.
Und wir wissen nicht was es ist, wir können es nur vermuten
Gewöhnliche Materie – auch bekannt als baryonische Materie – interagiert durch elektromagnetische, Gravitations-, starke und schwache Kräfte. Diese Kräfte übertragen Energie und geben jeder Materie Struktur. Dunkle Materie hingegen wird normalerweise als amorphe Wolke von "Materie" angesehen, die nicht durch elektromagnetische Kräfte, weder schwach noch stark, interagieren kann. Daher wird angenommen, dass Dunkle Materie „nicht baryonisch“ist. Nichtbaryonische Materie kann ihre Anwesenheit nur durch die Gravitation offenbaren.
Der führende Kandidat bei der Suche nach Dunkler Materie ist WIMP, ein schwach wechselwirkendes massives Teilchen. Wie der Name WIMP vermuten lässt, interagiert dieses hypothetische Teilchen nicht mit normaler Materie – es ist also nicht baryonisch.
Etablierte kosmologische Modelle sagen voraus, dass Dunkle Materie – sei es zum Beispiel in Form von WIMPs oder „Axionen“– unserem Universum Struktur verleiht und meist vereinfacht als „Klebstoff“bezeichnet wird, der unser Universum als Ganzes hält.
Bei der Beobachtung der Rotation von Galaxien bemerkte die Astronomin Vera Rubin, dass der größte Teil der Materie in Galaxien nicht beobachtbar ist. Nur ein kleiner Prozentsatz ist sichtbar - Sterne, Gas und Staub; der Rest versteckt sich in einem riesigen, aber unsichtbaren Halo aus dunkler Materie. Es ist, als ob unsere sichtbare Galaxie aus gewöhnlicher Materie nur eine Haube auf einem riesigen Rad aus dunkler Materie ist, das weit über das hinausgeht, was wir sehen können.
In einer kürzlich veröffentlichten Arbeit (2013) stellten Randall und ihre Kollegen eine komplexere Form der Dunklen Materie vor. Ihnen zufolge besteht der Halo aus dunkler Materie unserer Galaxie nicht nur aus einer Art amorpher Masse nicht-baryonischer Materie.
„Es scheint sehr seltsam anzunehmen, dass alle Dunkle Materie aus nur einer Art von Teilchen besteht“, schreibt Randall. "Ein unvoreingenommener Wissenschaftler sollte nicht zulassen, dass dunkle Materie so vielfältig ist wie unsere normale Materie."
Ein reiches "Schattenuniversum"?
So wie unser sichtbares Universum vom Standardmodell der Physik bestimmt wird – einer bewährten Familie von Teilchen (einschließlich des berüchtigten Higgs-Bosons) und Kräften – könnte ein reichhaltiges und vielfältiges Modell von Teilchen und Kräften der dunklen Materie in einem dunklen galaktischen Halo funktionieren?
Diese Forschung folgt der Logik, eine reiche Vielfalt unbekannter Physik im dunklen Sektor des Universums - nennen wir es das "Schattenuniversum" - anzunehmen, das parallel zu unserem existiert und alle Komplexitäten aufweist, die unser sichtbares Universum zu bieten hat.
Astrophysiker haben zuvor vorgeschlagen, dass in unserem alten Universum bis heute "dunkle Sterne" - Sterne aus dunkler Materie - existieren könnten. Wenn ja, argumentiert Randall, könnten sich vielleicht "dunkle Planeten" bilden. Und wenn es eine Familie von Teilchen der Dunklen Materie gibt, die von Kräften kontrolliert wird, die im Dunklen Sektor eingesetzt werden, könnte dies zur Entstehung einer komplexen Chemie führen? Und zum Leben?
Wenn es jedoch parallel zu unserem Universum „dunkles“oder „schattenhaftes“Leben gibt, können Sie vergessen, dass wir es erkennen können.
Das Schattenleben wird im Schatten bleiben
Es scheint verlockend, diese Hypothese zu verwenden, um all die alltäglichen Mysterien oder sogar paranormalen Behauptungen zu erklären, die die Wissenschaft nicht bestreiten oder unterstützen kann. Was ist, wenn „Geister“oder unerklärliche „Lichter am Himmel“die Possen dunkler Kreaturen sind, die im Hintergrund von allem leben?
Während diese Logik für eine Fernsehsendung oder einen Film in Ordnung wäre, würden diese dunklen Kreaturen in einem schattenhaften Universum leben, das mit gewöhnlicher Materie völlig unvereinbar ist. Ihre Teilchen und Kräfte würden in unserem Universum keine Wirkung haben. Sie könnten diese Zeilen auf einem Baumstumpf in einem dunklen Wald sitzend lesen und würden nie davon erfahren.
Aber da wir mit diesem Schattenuniversum in derselben Raumzeit koexistieren – ohne unnötige Dimensionen oder Multiversum – kann nur ein Signal übertragen werden.
Gravitationswellen wurden erst 2016 entdeckt, und der erste Nachweis dieser Wellen in der Raumzeit wurde durch die Kollision von Schwarzen Löchern verursacht. Es scheint durchaus möglich, dass im dunklen Sektor Gravitationswellen nachgewiesen werden können, aber nur die stärksten kosmischen Ereignisse im dunklen Sektor können an unserem Ende des Drahtes nachgewiesen werden.
Alles in allem werden wir mit ziemlicher Sicherheit nie die Existenz süßer Kreaturen der Dunklen Materie beweisen, aber Randall weist auf einen wichtigen Punkt hin. Wenn wir die Quelle der Dunklen Materie betrachten, müssen wir über unsere Vorurteile hinausschauen; Der dunkle Sektor kann eine komplexe Familie von Teilchen und Kräften der dunklen Materie sein, die jenseits unserer Vorstellung liegen.
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