Dunkle Materie

Auch bei Dunkler Materie geht man davon aus, dass sich die größte Dichte im Zentrum des Dunkle-Materie-Halos befindet. Dieser Halo dehnt sich aber noch weit über die sichtbare Galaxienscheibe aus, sodass dort große Massen zu finden sind. Durch deren Einfluss rotiert die normale Materie schneller. Für den DM-Halo selbst sollte die 1/r²-Abhängigkeit gelten.

Klaus hatte im Dunkle Energie-Tread gefragt:

Ah spannend. Wenn wir von dunkler Materie sprechen, reden wir da wirklich von Materie oder einfach nur von irgendwas, was Gravitation hat? Ich frage das, weil wir ja die Gravitation bisher nicht wirklich verstanden haben.

Wo wir schon dabei sind, wie will das AMS-2 eigentlich dunkle Materie nachweisen?

Eine Vermutung ist, dass die dunkle Materie aus sogenannten WIMPs (Weakly Interactive Massive Particles), also  Teilchen, die eine Starke Masse haben, ansonsten aber nur schwach wechselwirken, besteht.
Da diese WIMPs vermutlich ihre eigenen Antiteilchen wären, würden sie bei der Kollision miteinander zerstrahlen. Man geht davon aus, dass zu ihren Zerfallsprodukten unter anderem Positronen gehören würden. Und diese kann AMS eben messen.
Tatsächlich zeigten das Ballonexperiment HEAT, AMS-01 und das Satellitenexperiment PAMELA einen Positronenüberschuss in der kosmischen Strahlung.
AMS-02 soll nun die Daten bestätigen und genau messen, in welchen Energiebereichen der Überschuss auftritt.

Kann denn dann DM auch irgendwie "neu"-entstehen? Ansonsten müsste sich die DM doch relativ fix zu großen Teilen zerstrahlt haben, oder nicht?

Hallo Zusammen,

hier habe ich ein Video mit Prof. Lesch

Was ist dunkle Materie

http://www.br-online.de/br-alpha/alpha-centauri/alpha-centauri-dunkle-materie-1999-ID1209388907930.xml

 Gertrud

Hallo spacer
gibts zu dem Positronenüberschuß auch einen Link?
Wie ist das zu verstehen?
Gibt es mehr Positronen als Elektronen in der Kosmischen Strahlung?
Oder sind da einfach mehr Positronen als man erwartet hat?

Gruß René

Hallo spacer
gibts zu dem Positronenüberschuß auch einen Link?
Wie ist das zu verstehen?
Gibt es mehr Positronen als Elektronen in der Kosmischen Strahlung?
Oder sind da einfach mehr Positronen als man erwartet hat?

Ja, man könnte sagen, es sind mehr Positronen, als man erwartet hat.
Genauer gesagt sind es mehr, als man erwarten würde, wenn man alle bekannten Effekte, nicht aber die WIMPs berücksichtigt.
Es gibt aber auch noch andere mögliche Ursachen als den WIMP-Zerfall.

hier ein Link dazu

Ah
Danke
Hab mir schon sowas gedacht.

Es gibt aber auch noch andere mögliche Ursachen als den WIMP-Zerfall

Ja Antimateriesterne in der Milchstraße

mfG René

Ach, du schon wieder mit deinen Antimateriesternen! 

Und wie erklärst du dir, dass diese Idee von der modernen Physik und Astronomie nicht ernsthaft diskutiert wird?

Ich sehe nicht, warum Antimateriesterne übermäßig viel Positronenstrahlug ausstoßen sollte - aber das ist hier nicht Thema.

guten Tag/guten Abend 

Dunkle Materie: Meiner Meinung nach  schwimmt unsere sichtbare Materie oder jene die wir als solche wahrnehmen können in oder auf der von uns als dunkle Materie bezeichneten Masse. Möglicherweise suchen wir nach einem  nicht vorhandenen Teilchen. Kann dunkle Materie einfach Raum sein? Raum der sich krümmt und "windet" an dessen Struktur sich Gallaxien festsetzen, verankern, durch ihre Massen an ihm zerren und so das Universum (ver)formen? Gallaxien sich parasitär durch das Medium Raum "fressen"? Wenn Raum selbst Materie ist? Wie sieht unser Universum von aussen aus? Wäre überhaupt ein Blick von Aussen möglich?
Wenn alles mit dem Urknall entstanden sein soll, stellt sich doch (für mich) die Frage: Was war zuerst: Raum oder Materie? Gibt es nur ein Universum? Wenn ja: Was war vor dem Urknall? In welchen Raum expandierte das neue Universum, auch wenn Zeit und Raum mit dem Urknall entstanden sein sollen, worin fand der Urknall statt. Warum gab es überhaupt den Urknall, was hat diese Situation ausgelöst. Wie entstanden die physikalischen Voraussetzungen für die Singularität und welchen Grund gab es diese zu verlassen?

Auf Grund unserer biologischen Ausstattung sind wir an ein Raumdenken (mit Begrenzung) gewöhnt. Bis jetzt konnte mir noch niemand die "Unendlichkeit" des Universum (ich bin Star Trek Fan  ) erklären, weil was kommt danach? Wo ist Raum? Was ist Raum? Für uns doch immer ein durch Materie begrenzter/abgegrenzter Bereich, den wir auf Grund dieser Grenzen als Raum erkennen. Dies scheint jedoch beim Universum nicht so zu sein. Dimensionen dieser Grösse entziehen sich für gewöhnlich der menschlichen Vorstellungskraft. Dunkle Materie fällt auch in diese Kategorie, weil sie mit unserer Vorstellung von Materie kollidiert.

Sollten wir das Rätsel der dunklen Materie lösen, werden wir das Universum sowie dessen Entstehung erklären können.

Bis jetzt konnte mir noch niemand die "Unendlichkeit" des Universum (ich bin Star Trek Fan  ) erklären, weil was kommt danach? Wo ist Raum? Was ist Raum?

Willkommen im Forum darius_! 

Man muss sich immer vor Augen halten das wir in einem Universum leben, in dem gewisse psyhikalische Gesetztmäßigkeiten gelten. Einige kennen wir, andere müssen wir noch verstehen / begreifen.

Was ist Raum und was ist Zeit? Einfach nur da, wo man beides messen kann. Stellt Euch doch mal eine Gegend vor, wo Ihr keine Sterne mehr seht, wo es keine Teilchen gibt, keine Strahlung. Weit weit weg. Keinerlei Interaktion. Nur Ihr seid da. In diesem Moment seid Ihr selbst der einzige Grund warum es Raumzeit gibt. Stellt Euch jetzt also vor, Ihr entfernt Euch da. Da bleibt nichts zurück wo man sagen könnte, dort ist Raum. Der Weltraum ist keine Blase mit einer festen Grenze. Zwar bewegen sich Galaxien. Aber nur da, wo sie sind, kann man auch von Raumzeit sprechen.

Um Deine Frage bezüglich Unendlichkeit zu beantworten: Du kannst überall hinfliegen wo Du willst, es wird keine Wand kommen die sagt, stopp. Solange Du unterwegs bist und aus bekannter Materie bestehst, führst Du die bekannte Physik einfach nur spazieren an einen anderen Ort. Und den Ort schaffst Du damit erst. Egal wo Du bist, die Physik gilt weiter. Weil Du selbst aus dieser Materie bestehst mit der Du Dich fortbewegst. Du kannst der Physik nicht entfliehen, aber wenn Du es könntest, Dich beispielsweise einem schwarze Loch näherst, dann wirst Du zerstört. Eben weil wir aus Materie bestehen.

Gruß, Klaus

Hallo und Danke für die Antwort.
  Ohne Beobachter keine(n) Raum-Zeit?

Stellt Euch jetzt also vor, Ihr entfernt Euch da. Da bleibt nichts zurück wo man sagen könnte, dort ist Raum. Der Weltraum ist keine Blase mit einer festen Grenze. Zwar bewegen sich Galaxien. Aber nur da, wo sie sind, kann man auch von Raumzeit sprechen.

Damit willst du sagen: Materie schafft sich Raum. Expansion von Materie vergrössert den Raum. Willkommen im : Henne Ei Paradoxon. Vll. Denk ich zu kompliziert oder doch zu einfach. Jede Antwort auf "mein" Raum Problem wirft neue Fragen auf. Somit könnte ich das  Universum verlassen ohne es hinter mir zu lassen, da ich  sämtliche physiklischen Gesetze mit mir trage? So jetzt geh ich mal schlafen, hab das Internet lang genug gequält. 

Hallo Ruhri

Und wie erklärst du dir, dass diese Idee von der modernen Physik und Astronomie nicht ernsthaft diskutiert wird?

Vieleicht weil die Physiker dieser Welt angst haben sich zum Deppen zu machen.
Ich sehe es ja selbst.
Es ist ja Keiner (auch hier im Forum) ernsthaft gewillt sich über Antimateriesterne gedanken zu machen.
Es scheint so als wäre die ominöse Dunkle Materie viel interessanter.
Da kann man einfach viel besser spekulieren und Keiner hat was dagegen.
Mit Leuten zu reden, die die gleiche Meinung haben ist doch für die Forscher und deren Selbstbestätigung viel schöner als mit Leuten zu reden die eine andere Meinung haben.
Vorallem wollen die anerkannten Medien garnichts von neuen Ideen wissen.
In gewissen Fachblättern wird ja immer erst auf seriösität geprüft und wenn es sehr abwegig klingt wirds nicht veröffentlicht.
Ich sehs ja hier im Forum.
Da gabs mal einen Thread von mir ( Alternative Theorien) der wurde geschlossen weil es nicht der Meinung des Forums entspricht.

Vieleicht hast du ja ne bessere Idee warum sich alles immer um DM oder MOND dreht und man von anderen Modelllen nichts hört.
Die sind einfach am leichtesten zu verstehen.

Gruß René

Es wird doch diskutiert: http://iopscience.iop.org/0295-5075/94/2/20001/pdf/0295-5075_94_2_20001.pdf

Gruß, Klaus

Antimaterie:Für das nicht (mehr) Vorhandensein von Antimaterie wird immer mit der gegenseitigen Auslöschung von Materie/Antimaterie argumentiert. Grundsätzlich spricht nichts dagegen. Was im kleinen Massstab, Experimente nachgewiesen wurde, muss nicht für das Grosse im selben Umfang gelten. Bei einem Überschuss von Antimaterie, welcher sich durch ungleichmässige Expansion ergeben könnte, wären Regionen mit Antimateriekonzentrationen in Galaxiengrösse sicherlich möglich. Es gibt jede Menge an Ungereimtheiten in Bezug auf die  Entstehung des Universums. Im Laufe der nächsten Forschergeneration werde heute gültige Erkenntnisse vielfach verworfen.  Dunkle Materie hat den Vorteil, dass wir über "Materie" sprechen, über etwas das wir im Prinzip kennen.  Nun wird einfach gerechnet, abgewogen. Dann kommt man zum Schluss: Irgentwie fehlt da was, und schon erklärt sich das mit dunkler Materie. Einfach, ja.. aber auf Grund fehlender Beweise was dunkle Materie ist,  sehr wackelig. Dunkle Materie kann durch jede andere Form von Zuständen ersetzt werden solange diese  (uns Menschen) plausibel
erscheinen, können jedoch vollkommen falsch sein.

Dunkle Materie: Meiner Meinung nach  schwimmt unsere sichtbare Materie oder jene die wir als solche wahrnehmen können in oder auf der von uns als dunkle Materie bezeichneten Masse. Möglicherweise suchen wir nach einem  nicht vorhandenen Teilchen. Kann dunkle Materie einfach Raum sein? Raum der sich krümmt und "windet" an dessen Struktur sich Gallaxien festsetzen, verankern, durch ihre Massen an ihm zerren und so das Universum (ver)formen? Gallaxien sich parasitär durch das Medium Raum "fressen"?

Klingt abenteuerlich, warum nicht? 

Hallo Klaus

Gibts den Beitrag auch auf deutsch?
Mein Schulenglisch reicht da nicht ganz aus.
Oder kannst du mir mal kurz erklären was da steht.
Soweit ich das verstanden habe gehts im Beitrag nur darum ob Antimaterie Gravitation oder Antigravitation besitzt.
Einmal anzunehmen, dass sich Materie und Antimaterie gravitativ abstoßen und ein Kosmologisches Model zu entwickeln, welches voraussetzt dass es immer noch genau soviel Materie wie Antimaterie im Universum gibt.
Das wird nicht getan.
Man merkt dass die normale Materie allein nicht die Umlaufgeschwindigkeiten von Sternen erklären kann, zack man erfindet DM. Ganz einfach. Dafür braucht man keine Wissenschaftler. Das kann auch ein Schulkind.
Ich gebe einen Kasten Bier aus wenn mir einer einen Artikel bringt, bei dem ein Wissenschaftler ein kosmologisches Model mit 50% Antimaterie entwickelt hat.

Liebe Grüße René

Bitte bleibt hier eng beim Konzept der Dunklen Materie. Es kann nicht sein, dass jeder Thread, der etwas mit Kosmologie, Schwarzen Löchern oder Sternentwicklung zu tun hat, irgendwann beim Thema Antimaterie landet.

Hallo Zusammen,

es gibt positive Meldungen zu der Dunklen Materie

in einem Bericht wird dazu ausgeführt,
das ein Team des Experimentes DAMA / LIBRA in einer Mine 1400 Meter unter der Erde,
 in dem Laboratorium Nazionali del Gran Sasso in Italien, einen riesigen 250 kg Kristall aus Natriumiodid mit Thallium plaziert haben.
 Da hinter verbirgt sich der Gedanke,
das es zu einer Kollision im Kristall zwischen einem exotischen Teilchen und einem Kern kommen könnte.
Die sensiblen Lichtdetektoren in der Nähe würden ein Photon messen können.

Das Problem ist, das nicht nur evtl. die Teilchen der Dunkle Materie Photonen im Kristall erzeugen können,
sondern auch jede andere Art von Teilchen können Licht erzeugen.
Es werden dazu die kosmische Strahlung, thermische Neutronen und die Hintergrund Radioaktivität ? = (bin dazu etwas unsicher, ob ich beiden letzten Wörter dazu richtig erfasst habe) 

Es ist aber zu bestimmten Jahreszeiten möglich,
die Signale der Dunklen Materie von allen Hintergrundsignalen zu unterscheiden.

Da die Sonne sich durch die Galaxis bewegt,
muß sie sich auch durch ein Meer von Dunkler Materie bewegen. Da sich die Erde um die Sonne bewegt,
wird es mit einem Pflug verglichen, der je nach bestimmten Jahreszeiten langsamer oder schneller durch die Dunkle Materie flügt.
 
So hat man eine jährliche Modulation eines Signales der Dunklen Materie ermittelt.

Die Forscher von DAMA / LIBRA berichten,
das es im Mai zu Signalspitzen der Dunklen Materie kommt,
und es dann wieder wegfällt.
Sie berichten, das die statistischen Daten so klar sind,
das fast kein Irrtum möglich ist.

Leider haben viele Dunkle Materie Detektoren in den anderen Minen auf der Erde nichts gesehen.
Viele Astrophysiker zweifelten an den Werten aus Italien.

Bis vor einigen Wochen ein Team mit einem Detektor COGENT
in einer Mine in Minnesota  ähnlichen Beweisen gefunden,
wie das DAMA / LIBRA Experiment gesammelt hatte.

Der Nachweis der Dunklen Materie ist nicht statistisch so stark, aber genau in der gleichen Weise moduliert und auch der Zeitpunkt von Ende April oder Anfang Mai stimmt überein.

Dan Hooper am Fermi National Accelerator Laboratory und Chris Kelso von der University of Chicago sagen, die Daten von Cogent und DAMA / LIBRA sind untereinander kompatibel. 
Nach Hooper und Kelso soll es noch in einem anderen Experiment zu der Veröffentlichung detaillierter Ergebnisse kommen.
Sie erwarten auch in der Zusammenarbeit mit CRESST ein Einklang der Beobachtungen.

Quelle:
http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/26861/

Seite 19 wird in dem Vortrag von Lars Müller über DAMA/LIBRA berichtet.
http://www.physi.uni-heidelberg.de/~herrmann/SemWS2010/Experimente%20zur%20Suche%20nach%20dunkler%20Materie.pdf

Es wird spannend werden,
in welche Richtung sich später alles entwickeln wird.
Gertrud

Hallo zusammen,
die Physiker der Brown University haben jetzt eine Grenze für die Masse der Dunklen Materie festgesetzt.
Sie glauben, das die geheimnisvollen Teilchen fast ein Viertel des Universiums ausmachen.
Die Forscher berichten, das die Dunkle Materie eine Masse von mehr als 40 Giga-Elektronenvolt haben muß.
Die Wissenschaftler  Koushiappas und Geringer-Sameth analysierten die Gamma ray-Daten der letzten drei Jahre von dem Fermi -Teleskop.
Sie untersuchten sieben Zwerggalaxien. Die Beobachtungen zeigen, das diese voll mit dunkler Materie sind, da die Sternbewegungen nicht vollständig durch ihre Masse allein erklärt werden können. Diese Zwerggalaxien sind weitgehend ohne Wasserstoffgas und anderer gewöhnliche Materie.
Nach den Aussagen der Forscher sind diese Zwerggalaxien mit einer leeren Leinwand zu vergleichen, es bietet sich so die Gelegenheit die Dunkle Materie und Ihre Auswirkungen besser zu beobachten.

Die beiden Wissenschaftler haben anhand der Gamma ray-Daten die Anzahl der Photonen in den Zwerggalaxien gemessen.
Aus der Anzahl der Photonen waren die Forscher der Brown University in der Lage, die Rate der Quark-Entstehung zu bestimmen, welche ihnen wiederum erlaubte, die Einschränkungen der Masse der Teilchen der Dunkle Materie und die Geschwindigkeit mit der sie vernichten zu bestimmen.?

The pair analyzed gamma ray data collected over the last three years by the Fermi telescope to measure the number of photons in the dwarf galaxies. From the number of photons, the Brown researchers were able to determine the rate of quark production, which, in turn, allowed them to establish constraints on the mass of dark matter particles and the rate at which they annihilate.

Es ist das erste Mal, nach den Aussagen von Koushiappas, dass sie das konkurrierende WIMP-Modell ausschließen können,
welches die Fülle der Dunklen Materie im Universium ebenfalls erklären könnte.


Blick auf das Universum aus dem NASA-Fermi Gamma-ray Space Telescope
Die weiß eingekreisten Zwerggalaxien untersuchten die Brown Physiker. 

Credit: Koushiappas und Geringer-Sameth/Brown Universität

Quelle:
http://news.brown.edu/pressreleases/2011/11/wimps

Gertrud

Hallo Gertrud,

der folgende Satz kann hier vielleicht missverstanden werden.

Die Forscher berichten, das die Dunkle Materie eine Masse von mehr als 40 Giga-Elektronenvolt haben muß.

Es geht hier nicht um die Gesamtmasse der Dunklen Materie, sondern um ein die Masse eines Teilchens aus eben dieser. In der Elementarteilchenphysik werden Teilchenmassen gern in Energieeinheiten angegeben (da E = mc²), da sich dann einfacher rechnen lässt.  Ein Elektron, ein uns allen gut bekanntes Teilchen, hat zum Beispiel eine Ruhemasse von 511 Kiloelektronenvolt. Ein Elektronenvolt, im Folgenden eV, ist die Energie, die ein Elektron hat, wenn es eine Spannungsdifferenz von 1 Volt durchlaufen hat. Streng genommen wäre die Einheit der Masse dann eV/c², da die Lichtgeschwindigkeit aus praktischen Gründen jedoch auf den Wert 1 gesetzt wird, sagt man einfach, dass ein Elektron die Masse 511 keV hat.

Um für die Masse von 40 GeV ein etwas besseres Gefühl zu bekommen: ein Proton hat eine Masse von etwa 0,94 GeV, da massenreichste bisher nachgewiesene Teilchen, Omega_b (wofür auch immer das ist und was immer es auch macht?!?!), hat eine Masse von 6,165 GeV.

Nach der Veröffentlichung von Koushiappas und Geringer-Sameth müssen Teilchen, wenn sie der Dunklen Materie zugeordnet werden sollen, mindestens eine Masse von 40 GeV haben, also etwa 6,5 mal massiver als das bisher schwerste nachgewiesene Teilchen, etwa 42 mal massiver als ein Proton.

Ganz schön massiv also, die Dunkle Materie...

Grüße
Olli

Hallo,

Die beiden Wissenschaftler haben anhand der Gamma ray-Daten die Anzahl der Photonen in den Zwerggalaxien gemessen.
Aus der Anzahl der Photonen waren die Forscher der Brown University in der Lage, die Rate der Quark-Entstehung zu bestimmen, welche ihnen wiederum erlaubte, die Einschränkungen der Masse der Teilchen der Dunkle Materie und die Geschwindigkeit mit der sie vernichten zu bestimmen.?

das verstehe ich nicht...
wie kann aus den Daten von Photonendaten auf die Rate der Quarkentstehung zurückgeschlossen werden?

Gamma-Photonen entstehen in Kernen aufgrund von Relaxationsprozessen, wenn Kernbestandteile, bei unserer normalen Materie Protonen und Neutronen, von einem angeregten Zustand (energetischer höher) in einen energetisch niedrigeren Zustand fallen. Springen da die Quarks zwischen verschiedenen Energieniveaus, deren Übergänge dann charakteristischen Gamma-Photonen entsprechen?

Weiß da jemand mehr zu?

Grüße
Olli

@ Gertrud

Mal ne ganz dumme Frage: wie kommen die Physiker von der Brown-Universität auf diese Teilchenmasse? Ich meine, so weit es mir bekannt ist, manifestiert sich die Dunkle Materie nur durch ihre Gravitative Wirkung. Und ob das jetzt 40 Teilchen a 1 GeV sind oder eines a 40 GeV macht doch gravitativ keinen Unterschied. Das kann man doch erst herausfinden, wenn man einen Weg findet, die Anzahl der Teilchen festzustellen.

Wie also kommen die Wissenschaftler auf dieses Ergebnis?

In diesem Fall ist man nicht über die gravitativen Wechselwirkung gegangen, sondern über die Emission von Photonen. Bei Annihilationsprozessen zweier Teilchen entstehen jeweils zwei Photonen, die die Energie der Teilchen tragen. Bei der Elektron-Positron-Annihilation sind es die bekannten 511 keV.

Im nun erschienenen Preprint (siehe Link im Beitrag #144 ) wird eine energetische Untergrenze für Teilchen festgelegt, in dem Gammaphotonen untersucht wurden, die von so genannten WIMPs stammen (WIMP = Weakly Inteacting Massive Particle). Man braucht als nicht die Teilchenzahl zu kennen, was auch schwierig wäre, sie herauszufinden...

Grüße
Olli

ah, ok. Darauf bin ich nicht gekommen.

Klingt aber logisch.

Es sei, die haben die Anhilationsstrahlung von irgendwas anderen gemessen, dass wir einfach noch nicht kennen.

womit annihiliert sich Dunkle Materie? mit sich selbst? mit normaler Materie? oder Anti-Dunkle Materie?