Dunkle materie 9

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9 Antworten

Hallo Gehringer1997! ;)

Das ist eine sehr gute Frage, denn Gravitation ist im Bezug auf seine Zusammensetzung weitestgehend unerforscht. Ich versuche dir das mal zu erklären!

Gravitation ist eine der 4 Grundkräfte der Physik. Alle was Masse besitzt strahlt Gravitation aus. Je mehr Masse ein Objekt hat desto stärker ist auch die Gravitation die aussgestrahlt wird. Diese Kraft strahlt in alle Richtungen und vorallem unglaublich weit. Da dir diese Erkenntnisse anscheinend alle bekannt sind, werde ich jetzt näher auf deine Frage eingehen!

Wir wissen woraus Masse entsteht bzw. woraus sie sich ergibt. Durch Teilchen! Wenn sich mehrere Teilchen zusammenschließen entstehen Moleküle und von denen setzen wir im Labor täglich neue zusammen. Auch diese Teilchen haben die Eigenschaft Gravitation auszustrahlen. Man nennt Teilchen auch Masse und diese wird dann vom Higgs-Boson zusammen gehalten.

Das Higgs-Boson ist die Quelle jeder Masse. Um genaueres zu erklären werde ich dir kurz den Aufbau eines Atoms beschreiben.

Ein Atom besitzt eine äußere Elektronenhülle, welche aus Elektronen besteht. Sie sind negativ geladen. Im Kern des Atoms befinden sich Protonen (positiv) und Neutronen (neutral). Die Atomsorte wird von der Anzahl der Protonen innerhalb des Atomkerns bestimmt. Doch auch Protonen und Neutronen sind weiter aufgeteilt, nämlich in Phänomene die wir Quarks nennen. Von Quarks gibt es mehrere Arten doch 3 entstehen erst bei einem höheren Energiezustand von Materie. Diese Quarks werden nun zusätzlich von dem Higgs-Boson zusammengehalten. Im Grunde wird alles was Masse besitzt vom Higgs-Boson zusammengehalten.

Laut Albert Einstein ist Gravitation nichts anderes als die Krümmung der Raumzeit! Diese wird also alleine durch Masse erzeugt nämlich Gravitation.

Die Dunkle Materie wurde erfunden um gravitative Einflüsse innerhalb unseres Universums zu erklären. Sie ist also nur eine Theorie, die besagt dass die Gravitation der leuchtenden Materie im Universum alleine nicht ausreicht um ein Gleichgewicht zwischen Expansion und Schwerkraft zu schaffen.

Wir können also sagen, dass sich aus Teilchen und Masse eine resultierende Kraft bildet die sich Gravitation nennt. Teilchen geben Masse und Masse verleiht Schwerkraft (Gravitation). In der Gravitation stecken also beide von den dir angesprochenen Kräften. Nämlich Teilchen=Masse Masse=Gravitation! Dieses Bild erscheint nach heutigem Wissensstand recht logisch.

Die Dunkle Materie ist bisher eine aufgestellte Theorie. Ich würde mit ihr noch kein weiteres Kapitel anfangen ehe wir nicht mehr über sie wissen. Doch wir können sagen, wenn sie Schwerkraft erzeugt besitzt sie Masse und diese besteht aus Teilchen (unter anderem Higgs-Boson). Wir haben sie nur erfunden um uns bestimmte Kräfte zwischen Schwerkraft und Expansion zu erklären!

Ich hoffe geholfen zu haben!

LG Pflanzengott! ;)

Astroknoedel 02.09.2015, 20:39

Diese Quarks werden nun zusätzlich von dem Higgs-Boson zusammengehalten. Im Grunde wird alles was Masse besitzt vom Higgs-Boson zusammengehalten."

Das stimmt so nicht ganz , denn  1.Quarks werden durch Gluonen zusammengehalten (Starke Kernkraft). Die Masse des Atomkerns kommt ausserdem nicht vom Higgsfeld.

2. ich verstehe nicht ,was du mit "zusammenhalten" meinst .

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Alle Achtung vor Deiner Denkweise in Bezug auf die Grundlagen und Natur der dunklen Materie, aber wäre es vielleicht möglich, in zukünftigen Fragen auch so etwas wie Großschreibung und Interpunktion zu beachten? Bei Deinem langen Text ohne jeglichem Punkt und Komma habe ich da echte Probleme, die einzelnen Sinnabschnitte zu unterscheiden. Umso mehr bin ich aber dankbar für die Rechtschreibung, wenn man mal von der (erforderlichen und angewandten) Verwendung von großen Buchstaben absieht.

Nun zu der Frage. Dunkle Materie ist, soweit ich informiert bin, bisher nur ein mathematisches Konstrukt ohne praktische Beweise, die direkt ihre Existenz beweisen. Es gibt demnach nur Beweise, die auf ihre hypothetische Existenz schließen lassen.

Bezüglich dem Higgs-Boson kann ich keine Aussage treffen, aber wenn ich das richtig verstehe, wird dieses als Quelle von Masse verstanden.

Gravitation ist in der Tat eine der vier bekannten grundlegenden Wechselwirkungskräfte. Dabei zählt die Gravitation ähnlich dem Magnetismus zu den schwächeren Kräften, die aber dafür weitreichender sind (die starke und schwache Kernkraft hingegen sind die stärkeren Wechselwirkungskräfte, die aber nicht so weit reichen, wie Gravitation und Magnetismus). Zur Gravitation gibt es aber ein Dilemma zwischen den verschiedenen Sichtweisen. Einerseits ziehen sich entsprechend der Gravitation massebehaftete Körper einander an, andererseits aber, kann sogar Licht angezogen werden, welches bekanntermaßen nur ein Massenäquivalent in Form von Energie entsprechend seiner Frequenz besitzt. Der logische Schluss liegt nahe, dass Licht nicht durch Schwerkraft, sondern durch die Krümmung der Raumzeit nahe einem massebehaftetem Objekt beeinflusst wird. So geschieht dies bei Schwarzen Löchern , indem das von ihren Sternen ausgesandte Licht nicht mehr den Ereignishorizont verlassen kann, und ebenso bei jeder Art von massereichem Objekt in Form einer Linsenwirkung auf Licht, welches von "dahinter" befindlichen Quellen verzerrt wird.

pflanzengott 24.08.2012, 14:50

Schöne Antwort! DH :)

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MarciStr 24.08.2012, 16:31
@pflanzengott

Es gibt sehr wohl Beweise für die Existenz der Dunklen Materie. Beispielsweise über die Rotationsgeschwindigkeiten der Sterne in Galaxien. Der sog. Gravitationslinseneffekt sagt ebenfalls was über die Existenz der Dunklen Materie aus.

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pflanzengott 24.08.2012, 16:42
@MarciStr

Ja das ist wahr! Das sind in der Tat Anzeichen dieser Art von Materie, doch offiziell ist sie noch eine Theorie! :)

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JTKirk2000 28.08.2012, 15:20
@pflanzengott

Da würde ich eher pflanzengott als MarciStr zustimmen, denn in der Tat wurden nur Auswirkungen bewiesen, nicht aber die Existenz dunkler Materie für sich. Diese Verknüpfungen zwischen Beobachtungen und dunkler Materie sind bis dato nichts weiter als Vermutungen, die bestenfalls mathematische Grundlagen aufweisen, aber nicht mehr.

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zuerst einmal: das higgs boson hat eigentlich nichts mit der gravitation zu tun. (bis auf das dass es ganz normal der gravitation unterliegt wie alles andere auch, aber nichts besonderes darüber hinaus) es könnte genau die selbe theorie der gravitation ohne higgs-mechanismus und genau den selben higgs-mechanismus ohne gravitation geben. das ist völlig unabhängig voneinander (der higgs-mechanismus ist teil des standardmodells der elementarteilchenphysik welches die gravitation einfach komplett ausblendet). auch zu sagen, dass jede form von masse durch den higgs-mechanismus ensteht, wie manche es hier tun, ist falsch. so besteht ein proton z.B aus drei quarks deren summe ihrer massen (die sie durch den higgs-mechanismus erhalten) in etwa 10 MeV ergibt, während das proton selbst eine Masse von fast 1000 Mev hat. der absolut größte teil der masse des protons kommt also gar nicht von der masse seiner bestandteile (und damit vom higgs-mechanismus) sondern aus der bindungsenergie dieser quarks.

und zu dunkler materie aus higgs bosonen: das higgs hat eine mittlere lebensdauer von ca. 10^-22 sekunden. damit sollte zu dieser theorie alles gesagt sein.

Aber zu wissen ob masse oder nur die ansammung von teilchen gravitation erzeugt ist meine kernfrage

jede form von energie- oder impulsdichte. der term in den gleichungen der allgemeinen relativitätstheorie, der ausschlaggebend dafür ist wie stark die raumzeit gekrümmt wird (und damit die "quelle" der gravitation ist) ist der der energie-impuls-tensor. in diesem tensor, der insgesamt 16 komponenten hat, stehen energiedichte, impulsdichte, energiestromdichte und impulsstromdichte. wenn man der einfachheit halber einen ruhenden körper annimmt, bleibt nur die einzelne komponente der energiedichte übrig. diese ist also dafür verantwortlich, wie starkt die gravitation wirkt. woher diese energie kommt, ist aber völlig unerheblich. das kann tatsächlich die ruhemasse der teilchen sein, kann aber auch bindungsenerige, thermische energie oder was auch immer dir einfällt sein. auch masselose teilchen wie photonen haben eine gravitative wirkung (wenn auch sehr gering). energie ist energie, egal woher sie kommt (so wie hundert euro hundert euro sind, ob du sie jetzt für deine arbeit bekommst, auf der straße findest oder in der lotterie gewinnst). der gravitation ist's egal woher.

Einstein hat die Gravitation als Raumkrümmung interpretiert, die durch Masse entsteht. Das hat aber nicht zu sagen dass es auch so ist. Deshalb weiss auch niemand was Gravitation nun wirklich ist. Erzeugt wird sie durch Masse, ich verstehe deine "Ansammlung von Teilchen" nicht so ganz. Das mit der dunklen Materie ist mehr oder weniger auch nur eine Vermutung um die bestehenden Gesetze auf die Tatsachen zu mappen. Das Higgs Boson ist nun vermutlich das was aus Teilchen "Masse" macht.

Also kene diese ganzen Gesetzte etc. bin nur 15 Jahre als kanns sein das ich iwiemisch denke aber mein Ansatz beruht auf einem Youtube Video also einer Dokumentation in dem es zum Teildarum ging was ist Dunkle Materie? Und es wurden Teilchen ausgeschlossen und es hieß man denkt, dass es ein neues Teilchen sei.

Meine Frage war nun die, ob die Masse also das Higgs Boson oder die existenz der Teilchen die Gravitation erzeugt zB. 2 Proton = eine Kraft

auch wen sie keine Masse haben.

So wenn es abe die Masse ist und eben die Masse die Schwerkraft erzeugt würde ich doch theoretisch das Graviton was gesucht wird mit dem Higgs Teilchen gleich setzen können den desto mehr Higgs Teilchen desto mehr Masse desto mehr Schwerkraft sprich mehr Raumkrümmung.

Eines meiner Probleme ist dann noch das ich diese ganzen Differential/Tensorrechnungen zwar kenne aber mir leider kein Lehrer bis lang mächtig war das zu erklären.

pflanzengott 24.08.2012, 14:53

Also Kraft ergibt sich laut physikalischen Gesetzen durch "Masse*Beschleunigung". Da müssen keine bestimmten Atome miteinander kollidieren sondern einfache Wechselwirkungen reichen aus um Kräfte entstehen zu lassen :)

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Reggid 24.08.2012, 23:55

So wenn es abe die Masse ist und eben die Masse die Schwerkraft erzeugt würde ich doch theoretisch das Graviton was gesucht wird mit dem Higgs Teilchen gleich setzen können den desto mehr Higgs Teilchen desto mehr Masse desto mehr Schwerkraft sprich mehr Raumkrümmung.

es ist ein (sehr) oft wiederholtes missverständnis, dass "das higgs-boson" die masse der elementarteiclhen erzeugen würde. tut es nicht! das higgs-boson ist genau das überbleibsel des higgs-mechanismus (der für die massen verantwortlich ist), welches eben gerade nicht die masse erzeugt, sondern aus den gleichung dann quasi auch noch so herausfällt. seine bedeutung liegt eher darin, dass man nur über seinen nachweis den gesamten higgs-mechanismus bestätigen kann. das higgs-boson ist so schwer, dass es in "normalen" prozessen in atomen oder ähnlichem niemals auftreten kann.

außerdem macht man es sich doch deutlich zu einfach wenn man sagt: higgs hat irgendwas mit masse zu tun, masse hat irgendwas mit gravitation zu tun, gravitation hat irgendwas mit gravitonen zu tun, also --> higgs=graviton. so funktioniert das nicht, leider :-(

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Also danke für deine Antwort Pflanzengott aber diese ganzen grundlegenden Sachen weiß ich weiß das ganze String/Quarkzeug auch.

Nur mein Ansatz ist es eben wenn Masse wie du ebenfalls meinst Gravitation erzeugt, dann kann ich doch das Higgs Boson mit dem Graviton gleich setzen, denn

Higgs Boson -> Masse -> Gravitationvon

Nur wusste Einstein nichts der Existenz dieses Teilchens und somit kommt für mich die Frage auf ob es wirklich die Masse ist, die für die Gravitation verantwortlich ist.

Oder ob es eine Art Grundgravitation/Teilchen gibt zb das eben ein Teilchen egal ob mit oder ohne Masse eine gewisse Kraft eben durch seine existenz erzeugen würde.

pflanzengott 24.08.2012, 16:47

Das ist eine Theorie! Nach dem heutigen Wissenschaftlichen Stand kann ich deine Behauptung leider nur abweisen. Vor kurzem entdeckte man das Higgs-Boson was den anderen Partikeln ihre Masse verleiht. Ein Grundgraviton oder sonstige Teilchen sind momentan abzuweisen, denn den Hauptträger für Masse entdeckte man vor kurzem, doch es existieren Vermutungen.

LG Pflanzengott! ;)

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Was ist denn "Masse"?

Was Masse eigentlich ist, das kann man nur erklären wenn man die Existenz des Higgs Boson annimmt. Denn dieses Teilchen ist es was Materie die Masse verleiht. Alles andere was man gefunden hat woraus Materie besteht erklärt nicht deren Masse.

Hey,

ich hab mir nicht alle vorherigen Antworten ganz durchgelesen, aber man muss es aus einem anderen Blickwinkel betrachten:

Das Higgs-Boson ist das Boson, das Masse ermöglicht und das Graviton ist das Boson der Gravitation. Da es ohne Masse keine Gravitation gibt, gibt es ohne Higgs-Bosonen auch keine Gravitonen.

Nun zu deiner Frage:

Fast alle Teilchen haben eine Ruhemasse, jedoch haben alle Teilchen eine Masse, wenn sie sich bewegen. Jedoch ist die Masse nichts anderes als selber eine Kraft, deren Boson das Higgs-Boson ist. Dies lässt sich auf den Namen "Boson" zurückführen, der "Kraftteilchen" bedeutet. Die Gravitation ist somit eine Folgekraft auf die Masse. Da eine Kraft je nur ein Kraftteilchen besitzen kann (Schwache Kernkraft ausgenommen) muss es somit mehrere Kräfte geben, die mit der Masse zu tun haben.

Ich hoff ich konnte dir helfen.

Reggid 28.08.2012, 20:12

hi, falls es dich das thema interessiert, ein paar anmerkungen dazu:

Da es ohne Masse keine Gravitation gibt...>

gravitation ist ohne masse problemlos möglich, es ist der energie-impuls-tensor der für die raumkrümmung und damit gravitation verantwortlich ist, nicht die masse (auch wenn die natürlich auch einen beitrag dazu liefert)

...jedoch haben alle Teilchen eine Masse, wenn sie sich bewegen.

kommt darauf an, welches konzept der "masse" man verwendet. spricht man von der sog. "relativistischen masse" (ein eigentlich veraltertes konzept das aber immer noch in der populärwissenschaftlichen literatur sein unwesen treibt), dann ist das richtig. der in der physik heute verwendete begriff der masse ist aber die "invariante masse" (=ruhemasse, zumindest für m != 0), und das ist auch das was durch den higgs-mechnismus (nicht durch das higgs-boson) erzeugt wird.

Jedoch ist die Masse nichts anderes als selber eine Kraft,...

nein, masse ist eine eigenschaft von teilchen, so wie z.B elektrische ladung. man würde aber z.B auch nicht sagen "ladung ist nicht anderes als eine kraft" (sie ist quelle der elektrischen kraft, aber sie selbst ist natürlich keine kraft)

Dies lässt sich auf den Namen "Boson" zurückführen, der "Kraftteilchen" bedeutet.

"boson" bedeutet ganzzahliger spin, und sonst erst einmal gar nichts. ein natrium-atom ist auch ein boson, aber deshalb würde auch niemand auf die idee kommen, es als "kraftteilchen" zu bezeichnen. mit den "kraftteilchen" meint man die eichbosonen (welche alle dem namen entsprechend tatsächlich bosonen sind), aber das higgs-boson ist kein eichboson.

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Gehringer1997 05.09.2012, 18:37
@Reggid

also danke für die tole antwort aber ne frage

sollten in der physik größen wie die masse nicht klar und unmissverständlich definiert sein ???

meine als SI grundeinheit muss das ja iwas genaues sein das da keine definitionsprobleme wie hier auftreten relavistisch hin oder her.

und wird diese relavistische masse auch durch den higgs mechanismus oder durch iein anderes teilchen erzeugt ?

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Reggid 05.09.2012, 23:54
@Gehringer1997

eigentlich ist es in der physik ziemlich eindeutig, wenn man von "masse" spricht. damit ist eigentlich ausschließlich die invariante masse gemeint, den begriff der relativistischen masse verwendet niemand mehr (außer eben, aus mir völlig unverständlichen gründen, die populärwissenschaftliche literatur, die aber dafür fast durchgängig). auf der universität habe ich in allen vorleseungen (auch spezielle zum thema relativitätstheorie) noch nie den begriff der relativistischen masse gehört (nur einmal stand in einem skriptum in einer kleinen fußnote, dass es solche konzepte gibt/gab, aber man es nicht verwenden sollte und das besser gleich weider vergisst). so gesehen gibt es unter physikern eigentlich keine gefahr der verwechslung.

"relativistische masse" ist einfach nur die energie des teilchens geteilt durch die lichtgeschwindigkeit im quadrat, m=E/c². daher ist auch klar, dass es keinen mechanismus oder irgendetwas ähnliches bedarf, um "relativistische masse" zu erzeugen, um deine frage zu beantworten. es ist einfach nur ganz normal die energie (mal eine konstante, 1/c²).

noch deutlicher wird es, wenn man (wie in der theoretischen physik üblich) sog. natürliche einheiten verwendet und c=1 setzt. dann lautet die definition der relativistischen masse nämlich nur merh m=E. alles was man damit macht ist also der energie quasi einen neuen namen zu geben, und das bringt dann eigentlich niemanden etwas sondern sorgt nur für verwirrung.

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Viele Teilchen ergeben Masse und die Masse ergibt die Schwerkraft.

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