Die Krise der PhysikDie Krise der Physik

Willkommen in der Planckwelt

Die Dunkle Energie

IZ:
Willkommen zu unserem 2. Interview in Dresden ! Wir wollen uns heute über ein weiteres große Rätsel der Physik unterhalten, über die Dunkle Energie. 2011 gab es den Physik Nobel-Preis für die Entdeckung, dass das Universum sich beschleunigt ausdehnt. Die Ursache ist die Dunkle Energie, die einen Anteil von 70 % der Energie im Universum hat. 25 % ist der Anteil an Dunkler Materie und 5% ist der Anteil an der für uns sichtbaren baryonischen Materie. In unserem 1. Interview in Dresden haben Sie uns die Dunkle Materie auf eine originelle Weise erklärt. Vielleicht gelingt uns das auch bei der Dunklen Energie. Erklären Sie uns doch nochmals vorab, wozu die Dunkle Materie gut sein soll.

Autor:
Wir haben bei den Galaxien ein Problem mit dem Gravitationsgesetz. Die am Galaxienrand umlaufenden Sterne behalten mit wachsenden Abstand vom Galaxienzentrum ihre Geschwindigkeit bei, obwohl die Rotationsgeschwindigkeit nach dem Newtonschen Gesetz abnehmen sollte. Besonders spannend wurde es, als Radioastronomen anhand der 21 cm-Linie die Geschwindigkeit der rotierenden
Wasserstoffwolken jenseits des Galaxienrandes vermaßen. Was hält die Wasserstoffwolken auf ihrer Bahn und lässt sie aufgrund der hohen Geschwindigkeit nicht ins Weltall verschwinden ? Die herrschende Lehre erklärt das mit der Dunklen Materie und sucht mit großem Aufwand nach den WIMPS, den leichtesten supersymmetrischen Teilchen, die die zusätzliche Gravitation erzeugen sollen. Bis jetzt gibt es am LHC keinerlei Anzeichen für die WIMPS.

IZ:
Sie habe in unserem 1. Interview in Dresden die fehlende Gravitation auf eine andere Weise erklärt. Ich fand das sehr revolutionär.

Autor:
Auf der einen Seite suchen wir im Universum Dunkle Materie und Dunkle Energie , um die Abweichungen des Gravitationsgesetze von Newton zu erklären, und auf der anderen Seite haben wir im Baukasten der Natur 3 Familien von Quarks und Leptonen, die sich nur durch die Masse unterscheiden. Wenn wir bei den rotierenden Gaswolken von ultraschweren Wasserstoff mit den Quarks und dem Lepton der 2. Familie ausgehen, haben wir schon das 4-fache der Masse und wir benötigen die Dunkle Masse nicht. Voraussetzung ist, dass wir bei hohen Vakuum-Temperaturen von einer weitgehenden Stabilität der Quarks und Leptonen ausgehen können. Ultraschwerer Wasserstoff ist einen neue Form von Materie und ist nicht zu verwechseln mit dem schweren Wasserstoff, den wir vom schweren Wasser D2O
kennen.

IZ:
Kommen wir jetzt zur Dunklen Energie. Wozu benötigen wir die Dunkle Energie im kosmologischen Standardmodell ?

Autor:
Unsere Welt ist flach entsprechend der Euklidischen Geometrie. Werden alle Massen im Universum zusammengezählt, dann kommt man nur auf 1/3 der Massenenergie, die notwendig ist, damit die Welt flach erscheint. 2/3 der Energie fehlen. Sie werden der Dunklen Energie zugerechnet.

IZ:
Wie sehen Sie in diesem Zusammenhang den Mikrowellenhintergrund, der 1965 durch Zufall entdeckt worden ist ?

Autor :
Mit der Entdeckung der allgegenwärtigen Mikrowellenstrahlung bei 2.7 °K wird das heiße Urknallmodell bestätigt. Das ist unstrittig. Nach dem Urknallmodell war am Anfang vor 13.7 Milliarden ein heißer Feuerball bei der Plancktemperatur von 10^32 °K jenseits von Raum und Zeit. Seitdem kühlt er sich ab. Der Mikrowellenhintergrund mit seinem thermischen Spektrum ist der Nachhall des heißen Urknalls. Mit Cobe wurde der Mikrowellen-Hintergrund vermessen. Die Gleichmäßigkeit bei den Temperaturen überraschte und steht im krassen Gegensatz zur weiträumigen Klumpigkeit der Galaxien und Galaxienhaufen und Superhaufen mit ihren Voids. Die Zeit von 13.7 Milliarden Jahren reicht einfach nicht aus, um die beobachtete Materieverteilung mit dem Gravitationsgesetz von Newton zu erklären. Nach herrschender Meinung wird die fehlende Gravitationsanziehung durch die Dunkle Materie geliefert.

IZ:
Nach Ihren Vorstellungen würden also aus der thermischen Energie am Anfang Gaswolken aus schweren Wasserstoff entstehend, der aus Quarks und Leptonen der 2. und 3. Teilchenfamilie besteht. Der schwere Wasserstoff würde sich dann aufgrund der viel größeren Gravitations- Anziehung viel schneller zusammenballen. Schwerer Wasserstoff zerfällt dann bei weiter Abkühlung in gewöhnlichen Wasserstoff. Die Dunkle Energie ist für die Antigravitation verantwortlich, die den Raum beschleunigt auseinandertreibt. Woraus besteht Ihrer Meinung nach die Dunkle Energie ?

Autor:
Die Dunkle Energie ist die thermodynamische Energie des Vakuums. Es ist schon erstaunlich, dass sowohl in der Allgemeinen Relativitätstheorie als auch in der Quantentheorie die thermische Energie und die Thermodynamik keine Rolle spielt. Stephen Hawking bestand darauf, dass für die Beschreibung der Welt neben der ART und der Quantentheorie auch die Thermodynamik benötigt wird. So ist die Fläche der Ereignishorizont des Schwarzen Lochs identisch mit der Entropie des Schwarzen Lochs. Er stellte auch die Frage, was mit der Information der in das Schwarze Loch stürzenden Materie geschieht.

IZ:
Mit der Information rückte er einen Begriff in den Vordergrund, der bisher in der ART und in der Quantentheorie überhaupt keine Rolle spielt. Was hat die Information mit der Dunklen Materie und der Dunklen Energie zu tun ?

Autor:
Die Information hat in den letzten 100 Jahren eine enorme Dynamik entfaltet. Sie hat unsere Art zu leben verändert. Die Information hat Raum und Zeit überwunden, wenn wir mit Menschen wo und wann auch immer kommunizieren. Die durch unsere Technik geschaffene Materie wird immer mehr entstofflicht und sie enthält immer mehr Information. Information ist ein thermodynamischer Begriff. Es wird Energie benötigt und Entropie verbraucht, um nach der Formel E= k T die Bits der Information zu erzeugen. Information ist negative Entropie , auch Negentropie genannt. In all der im Universum entstandenen Materie steckt die thermodynamische Energie der Information.
Die Krise der Physik
IZ:
Vertiefen wir unsere Vorstellungen über die Dunkle Materie bei unserem nächsten
2. Interview in München

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