Technik Ist es sicher, dass dunkle Materie existiert? | Wissenschaft

Ist es sicher, dass dunkle Materie existiert? | Wissenschaft

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Es gibt seit geraumer Zeit Hinweise auf die Existenz dunkler Materie. Das erste Mal, dass wir eine Idee hatten, dass es noch etwas gab, das wir nicht sahen, war in den zwanziger und dreißiger Jahren des letzten Jahrhunderts. Die klarsten Beweise kamen jedoch aus den Studien der amerikanischen Astrophysikerin Vera Rubin über die Bewegungen von Spiralgalaxien, die die Grundlage für die Annahme sind, dass es dunkle Materie gibt. Um zu verstehen, was Vera Rubins Arbeit bedeutet, sollten Sie wissen, dass wir die Beziehung zwischen der Masse, die Galaxien enthalten, und dem Licht kennen, das sie produzieren. Das heißt, wir können berechnen, wie viel Masse eine Galaxie dank des von ihr kommenden Lichts enthält. Gleichzeitig können wir auch die Masse einer Galaxie schätzen, indem wir ihre Rotationsgeschwindigkeit untersuchen. Vera Rubin bemerkte, dass die Daten, die sie dank dieser Beziehung erhielt, nicht stimmen. Es wurde viel mehr Masse benötigt als sichtbar, um die Geschwindigkeit zu rechtfertigen, mit der sich die Galaxien drehten. Dies gilt als der klassischste Beweis für die Existenz dunkler Materie, aber es gibt noch viel mehr.

Das nächstwichtigste könnten Gravitationslinsen sein. Dank der allgemeinen Relativitätstheorie wissen wir, dass eine große Masse das Licht, das in der Nähe passiert, krümmt. Wenn sich in einer bestimmten Entfernung eine intensive Lichtquelle wie ein Quasar befindet und sich etwas mit Masse in der Mitte befindet, das Licht, das vom Quasar mit einer bestimmten Krümmung ausgeht. In diesem Fall entspricht die Krümmung, die zu uns kommt, nicht der Menge der sichtbaren Masse, die wir beobachten, sondern einer größeren Masse. Die Menge an dunkler Materie, die wir aufgrund von Gravitationslinsen schätzen, ist jedoch mit den Messungen der Windungen der von Rubin beobachteten Galaxien kompatibel.

Ein weiteres Signal der Dunklen Materie ergibt sich aus der Verteilung der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung des Universums, die wir ebenfalls messen können. Was mit dieser Strahlung passiert, ist, dass sie eine etwas merkwürdige Form hat, nicht symmetrisch ist, sondern eine Anisotropie aufweist, die nicht dem entspricht, was wir erwarten würden, wenn sich alle Materie wie gewöhnliche Materie verhalten würde. Wenn alle Materie im Universum wie diejenige wäre, die uns formt, und seit dem Urknall hätte alles so funktioniert, wie wir wissen, dass sich gewöhnliche Materie verhält, wäre die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung nicht so, wie sie ist. Wenn wir jedoch die Dunkle Materie in diesem Modell berücksichtigen, ist sie mit dem, was wir sehen, kompatibel.

Die Beobachtungen, die wir aus dem Universum erhalten, sind nicht nur mit der Materie möglich, die wir kennen

Das heißt, die Beobachtungen, die wir aus dem Universum erhalten, sind nicht nur mit der Materie möglich, die wir kennen. Daraus schließen wir, dass es noch etwas anderes geben muss, etwas, das wir Dunkle Materie genannt haben. Obwohl sein Name eine transparente Angelegenheit sein sollte, können wir ihn zumindest vorerst nicht sehen. Wir wissen, dass es da ist und wir erkennen, wie es sich verhält, aber wir können es nicht sehen oder beschreiben.

Die Realität ist, dass wir keine Ahnung haben, was es ist. Es hat wahrscheinlich Masse, weil das, was wir entdecken, durch das Vorhandensein von Masse verursacht zu sein scheint. Fast alle Beweise sind gravitativ. Wir wissen dann, dass es die Schwerkraft beeinflusst und kein Licht aussendet oder absorbiert. Und bis jetzt haben wir keine dunkle Materie gesehen, die mit irgendeiner Art von normaler Materie interagiert. Wir wissen nicht, ob es sich um Teilchen handelt oder ob wir glauben, dass dunkle Materie die Schwerkraft ist, die sich so verhält, wie wir es nicht wissen.

Erst letztes Jahr wurde ein Artikel veröffentlicht, der vorschlug, Dunkle Materie als Modifikation der Schwerkraft zu definieren. Als dieser Artikel herauskam und vorschlug, dass es wirklich keine Dunkle Materie gibt, aber dass es Teile der Schwerkraft gibt, die wir nicht gut verstehen, gab es zunächst viel Enthusiasmus, aber bald wurden Antworten veröffentlicht, die auf Dinge hinwiesen, die die Autoren des Artikels nicht berücksichtigten. Im Moment denken wir also immer noch, es gibt dunkle Materie.

Aus unserer Sicht ist es am natürlichsten zu denken, dass dunkle Materie wie normale Materie aus Partikeln besteht

Aus unserer Sicht ist es am natürlichsten zu denken, dass dunkle Materie wie normale Materie aus Partikeln besteht. So verstehen wir das Universum: gebildet von Teilchen, die miteinander interagieren. Wenn die Dunkle Materie Teil eines dunklen Sektors wäre, der parallel zu unserem existiert, gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass sie keine Strukturen bilden kann, wie sie die normale Materie, die wir sehen, bildet. Im Moment haben wir jedoch keine Möglichkeit zu überprüfen, ob dies der Fall ist oder nicht, da dunkle Materie, wenn sie mit uns interagiert, dies sehr schwach tut. Es werden viele Experimente verschiedener Art durchgeführt, um sie zu untersuchen: direkte, indirekte Beobachtung und ihre Untersuchung bei Teilchenkollisionen. Genau Letzteres ist es, was ich tue, um bei Kollisionen, die wir im Large Hadron Collider (LHC) provozieren, nach einem dunklen Sektor Ausschau zu halten und mit dem ATLAS-Partikeldetektor zu studieren. Im Moment haben wir keine positiven Ergebnisse erzielt, aber der Suchraum ist immer noch unbegrenzt.

Rebeca González Suárez Sie ist Ärztin für Hochenergiephysik und Forscherin an der Universität Uppsala in Schweden.

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