Lina-Inverse
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Ich habe im folgenden versucht den Stand der Forschung zur dunklen Materie (kurz) zusammenzufassen. Trotz wiederkehrender Meldungen zum astronomischen Nachweis Dunkler Materie ist die Bestimmung woraus sie besteht nach wie vor ausstehend.
Hinweise auf die Existenz Dunkler Materie
1.) Die Materiedichte im Universum ist zu gering um die Bildung von Galaxien so kurz nach dem Urknall zu erklären, ohne von Anfang an bestehende Dichtezusammenballungen anzunehmen. Aus den Messungen der Gleichmässigkeit der Kosmischen Hintergrundstrahlung (3K-Strahlung) geht jedoch hervor das im frühen Universum keine grossen Zusammenballungen von (gewöhnlicher) Materie existierten (thermisches Gleichgewicht).
2.) Die Rotationskurven von Galaxien
3.) Zusammenhalt/Existenz von Galaxienhaufen
4.) Gravitationslinseneffekte an Galaxien lassen Rückschlüsse auf deren Masse zu. Auch hier zeigt sich das mehr Masse vorhanden sein müsste, als beobachtbar ist.
Kalt oder Heiss?
Dunkle Materie wird in zwei Kategorien eingeteilt, heisse (HDM - Hot Dark Matter) und kalte (CDM - Cold Dark Matter). Kalt/Heiss beziehen sich
dabei auf die Geschwindigkeit der Teilchen und die damit verbundene Freie Weglänge.
Als heiss gilt Dunkle Materie, wenn sich die Teilchen mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen, ansonsten wird sie als kalt bezeichnet.
Ob die Dunkle Materie heiss oder kalt (oder ein Gemisch beider) ist, hat wesentlichen Einfluss auf die Grösse der Strukturen die im frühen
Universum entstanden sind. Stark vereinfacht: Je heisser die Dunkle Materie, um so grösser sind die entstehenden Strukturen.
Kandidaten für die Dunkle Materie
(in alphabetischer Reihenfolge)
Axionen
Baryonische Dunkle Materie, z.B. MACHOS
Kosmische Strings
LSP, z.B. das Neutralino
Neutrinos, bzw. Sterile Neutrinos
Stand der Forschung
Nach Axionen wird derzeit experimentell gesucht (Siehe auch Link)
MACHOS wurden beobachtet, jedoch ist die Obergrenze für ihre Masse nach Stand der Beobachtungen zu klein um einen wesentlichen Beitrag zur Dunklen Materie zu leisten.
Kosmische Strings sind nicht nachgewiesen, Hinweise anhand von Gravitationslinseneffekten sind umstritten.
LSP, Neutralino - sind nicht nachgewiesen. Es wird am LHC danach gesucht werden.
Neutrinos - sind als einziges Teilchen experimentell nachgewiesen, ihre Masse ist jedoch nicht genau bestimmt. Für das Elektron-Neutrino wird eine Obergrenze von 2ev angegeben, demnach hätten Neutrinos eine zu geringe Masse um einen wesentlichen Beitrag zur Dunklen Materie zu leisten.
Sterile Neutrinos sind hypothetisch, postulierten Masse zwischen ~1ev bis 10^19ev. Experimentelle Hinweise sind umstritten.
---
Dazu meine Fragen:
1.) Ist das alles? (Das meiste ist davon doch seit gut 25 Jahren bekannt)
2.) Sind in nächster Zeit (<10 Jahre) wesentliche Fortschritte beim Nachweis woraus DM besteht zu erwarten?
Gruss
Michael
Hinweise auf die Existenz Dunkler Materie
1.) Die Materiedichte im Universum ist zu gering um die Bildung von Galaxien so kurz nach dem Urknall zu erklären, ohne von Anfang an bestehende Dichtezusammenballungen anzunehmen. Aus den Messungen der Gleichmässigkeit der Kosmischen Hintergrundstrahlung (3K-Strahlung) geht jedoch hervor das im frühen Universum keine grossen Zusammenballungen von (gewöhnlicher) Materie existierten (thermisches Gleichgewicht).
2.) Die Rotationskurven von Galaxien
3.) Zusammenhalt/Existenz von Galaxienhaufen
4.) Gravitationslinseneffekte an Galaxien lassen Rückschlüsse auf deren Masse zu. Auch hier zeigt sich das mehr Masse vorhanden sein müsste, als beobachtbar ist.
Kalt oder Heiss?
Dunkle Materie wird in zwei Kategorien eingeteilt, heisse (HDM - Hot Dark Matter) und kalte (CDM - Cold Dark Matter). Kalt/Heiss beziehen sich
dabei auf die Geschwindigkeit der Teilchen und die damit verbundene Freie Weglänge.
Als heiss gilt Dunkle Materie, wenn sich die Teilchen mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen, ansonsten wird sie als kalt bezeichnet.
Ob die Dunkle Materie heiss oder kalt (oder ein Gemisch beider) ist, hat wesentlichen Einfluss auf die Grösse der Strukturen die im frühen
Universum entstanden sind. Stark vereinfacht: Je heisser die Dunkle Materie, um so grösser sind die entstehenden Strukturen.
Kandidaten für die Dunkle Materie
(in alphabetischer Reihenfolge)
Axionen
Baryonische Dunkle Materie, z.B. MACHOS
Kosmische Strings
LSP, z.B. das Neutralino
Neutrinos, bzw. Sterile Neutrinos
Stand der Forschung
Nach Axionen wird derzeit experimentell gesucht (Siehe auch Link)
MACHOS wurden beobachtet, jedoch ist die Obergrenze für ihre Masse nach Stand der Beobachtungen zu klein um einen wesentlichen Beitrag zur Dunklen Materie zu leisten.
Kosmische Strings sind nicht nachgewiesen, Hinweise anhand von Gravitationslinseneffekten sind umstritten.
LSP, Neutralino - sind nicht nachgewiesen. Es wird am LHC danach gesucht werden.
Neutrinos - sind als einziges Teilchen experimentell nachgewiesen, ihre Masse ist jedoch nicht genau bestimmt. Für das Elektron-Neutrino wird eine Obergrenze von 2ev angegeben, demnach hätten Neutrinos eine zu geringe Masse um einen wesentlichen Beitrag zur Dunklen Materie zu leisten.
Sterile Neutrinos sind hypothetisch, postulierten Masse zwischen ~1ev bis 10^19ev. Experimentelle Hinweise sind umstritten.
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Dazu meine Fragen:
1.) Ist das alles? (Das meiste ist davon doch seit gut 25 Jahren bekannt)
2.) Sind in nächster Zeit (<10 Jahre) wesentliche Fortschritte beim Nachweis woraus DM besteht zu erwarten?
Gruss
Michael