Physiker postuliert neues Erklärungsmodell für rätselhafte Kosmosbausteine Dunkle Materie und dunkle Energie zwei Seiten einer noch unbekannten Medaille? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Physiker postuliert neues Erklärungsmodell für rätselhafte Kosmosbausteine

Dunkle Materie und dunkle Energie zwei Seiten einer noch unbekannten Medaille?

Robert J. Scherrer © Vanderbilt University

In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler immer wieder feststellen müssen, dass das Universum noch reichlich Überraschungen bereit hält. Der Kosmos scheint nicht nur mit einer, sondern sogar zwei unsichtbaren Bestandteilen gefüllt zu sein – dunkler Materie und dunkler Energie. Ihre Existenz ist bislang nur über ihren Schwerkraft-Einfluss auf die „normale“ Materie und Energie belegt. Jetzt hat der theoretische Physiker Robert J. Scherrer ein neues Modell entwickelt, dass die beiden noch rätselhaften Kosmosbausteine als zwei Aspekte einer einzigen, bisher noch unbekannten Kraft sieht.

Wie Scherrer in einer Veröffentlichung in den Physical Review Letters beschreibt, ist sein Modell sehr einfach und umgeht die großen Probleme, die bisherige Versuche plagten, dunkle Materie und dunkle Energie unter einen Hut zu bringen.

Die dunkle Seite des Kosmos….

Die Existenz der dunklen Materie postulieren Astronomen seit den 1970er Jahren, sie wurde eingeführt, weil nur ihre Existenz das Verhalten und die Bewegung von Galaxien erklären kann. Nach gängiger Lehrmeinung gibt es im Kosmos mehr als zehnmal so viel dunkle Materie wie normale. Die dunkle Energie dagegen wurde erst in den 1990ern entdeckt, mehr als 75 Prozent des Universum soll von ihr erfüllt sein. Sie unterscheidet sich von der dunklen Materie in ihrer Massenlosigkeit und ihrer gleichmäßigen Verteilung im Kosmos. Sie fungiert offenbar als eine Art „Anti-Schwerkraft“, eine abstoßende Kraft, die das Universum auseinandertreibt.

Scherrers Modell für eine Vereinigung beider Bestandteile beinhaltet eine exotische Form der Energie mit sehr bestimmten aber komplizierten Eigenschaften, die als „skalares Feld“ bezeichnet wird. Ein Feld ist in diesem Zusammenhang eine physikalische Qualität, die Energie und Druck besitzt und im Raum verteilt ist. Kosmologen sehen in solchen Feldern eine mögliche Erklärung für die rapide Ausdehnung des Universums kurz nach dem Urknall.

Zwei Zustände des gleichen Feldes

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Jetzt hat Scherrer für sein Modell postuliert, dass ein solches skalares Feld zweiter Generation, die so genannte K-Essenz, genau für die Phänomene verantwortlich sein könnte, die der dunklen Materie zugeschrieben werden. Der Wissenschaftler entdeckte bei der Erforschung eines solches Feldes, dass dieses im Laufe seiner Entwicklung zwei Zustände durchläuft, die in ihren Eigenschaften genau denen von dunkler Materie und dunkler Energie entsprechen: Zuerst klumpt es zusammen und imitiert den Effekt unsichtbarer Teilchen, dann aber breitet es sich gleichförmig aus und nimmt die Charakteristiken der dunklen Energie an.

„Das Modell entwickelt sich von Natur aus in einen Zustand, in dem es der dunklen Materie gleicht und dann ähnelt es der dunklen Energie „erklärt Scherrer. „Als mir dies klar wurde dachte ich, ‚Das ist faszinierend, mal schaun, was wir damit anfangen können‘“. Als er das Modell näher untersuchte, stellt er fest, dass es viele der Probleme vermeidet, die bisherige Erklärungsversuche plagten.

Obwohl Scherrers Modell eine Reihe von Problemen zu lösen scheint, hat es auch noch einige Lücken. Der Physiker räumt ein, dass noch erheblich mehr Forschung nötig sein wird, um festzustellen, ob das Modell mit anderen Beobachtungen und Modellen in Einklang zu bringen ist. Zum anderen kann es auch noch nicht erklären, warum im Universum ausgerechnet heute die Dichten für die dunkle Materie und für die dunkle Energie relativ g

(Vanderbilt University, 05.07.2004 – DLO)

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