da simmt was nicht...

Jenseits des etablierten Standardmodells der Elementarteilchenphysik und der Allgemeinen Relativitätstheorie, d.h. Quantengravitation, Supersymmetrie und Supergravitation, Stringtheorien...
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Silberkater
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da simmt was nicht...

Beitrag von Silberkater » 25. Jun 2014, 11:32

....aber niemand weiß, warum :)
...Denn Daten der BICEP2-Messungen zeigen, dass die kosmische Inflation enorme Energiefluktuationen im frühen Universum auslöste, die sich als Gravitationswellen bemerkbar machten. ....
Am Ende der Inflation oder kurz davor müsste das Higgsfeld in einen instabilen Minimum-Zustand rollen ....Das aber ist inakzeptabel, denn wenn dies geschehen wäre, könnten wir heute nicht hier sein und darüber diskutieren.
Messfehler oder völlig neue Physik?
weiterlesen hier: http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-17 ... 06-25.html

ich verstehe nur so viel:
mein mit Mühe erworbenes kosmologisches Weltbild ist am Zusammenbrechen :shock:

gehts euch auch so?
Gruss vom Silberkater

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von FKM » 25. Jun 2014, 16:55

Inzwischen haben doch alle größeren Medien gemeldet, dass die Interpretation der Bicep2-Daten als Beleg für Gravitationswellen während der Inflation höchst zweifelhaft ist.

Ein aktueller Link: http://www.spektrum.de/news/gravitation ... in/1296448

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von Silberkater » 25. Jun 2014, 17:53

danke für den link,FKM.

jaja, der Staub hat die Astronomen mal wieder genarrt ;j
Gruss vom Silberkater

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von Skeltek » 26. Jun 2014, 18:02

Der Erklärung des Sachverhaltes im Artikel nach, ziehen die Wissenschaftler meiner Meinung nach exakt den gegenteiligen Schluss von dem, was sie daraus folgern sollten.
Was ist überhaupt mit höherer Energiedichte gemeint? Und was mit Minimum?
Wenn das Hiffsfeld minimal wird nahe dem Urknall, müsste die Expansion des Universums nicht dann ungebremster ablaufen?
Die plausibelste Erklaerung jedes hinreichend komplizierten Systems ist falsch

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von Skeltek » 28. Jun 2014, 00:27

Yukterez hat geschrieben:Während der Inflation, die ja nichts anderes wie eine beschleunigte Expansion ist, bleibt die Expansionsrate (Hubbleparameter) eh ungebremst. Erst in der Strahlungsdominierten Phase wird zur 4ten Potenz gebremst, in der Materiedominierten dann mit hoch[up]3[/up] und in der Dunkle-Energie-dominierten Phase wieder ungebremst, wie zur Zeit der Inflation, nur mit einem geringeren Wert.

Allerdings selbst kein Spezialist fürs Higgsfeld seiend,

Yukterez
Ich hasse diese fett gedruckte Terminologie. Bleibt die Expansionsrate konstant, nennen die das beschleunigt...
Soweit ich informiert bin, nahm die Expansionsrate direkt nach dem Urknall erstmal ab, was jedoch schwierig zu werten ist wegen der Singularität nahe diesen Koordinaten.
Die Eigenzeit eines Objektes ist schließlich streng an seine Ausdehnung gebunden, wo hier jedoch die Zeitmessung wegen dem dynamischen Zusammenbrechen des Verhältnisses von Umfang zu Radius nicht mehr möglich ist.
Das ist ähnlich wie mit schwarzen Löchern, sie haben von außen betrachtet weniger Volumen als in die Kugel passen würde; von der Singularität aus betrachtet ist der Abstand zum EH jedoch viel größer, als in die Kugel passen würde...
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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von Skeltek » 28. Jun 2014, 07:21

Weiss nicht ob Geschwindigkeit bei deinem Geschwindigkeit pro Raum die richtige Betrachtungsweise ist. Geschwindigkeit ist eine Zustandsgröße des Inhaltes, nicht des Raumes in den er eingebettet ist.
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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von gradient » 28. Jun 2014, 11:23

Hallo zusammen,

zunächst zu dem von silberkater angesprochenen Sachverhalt:

Ich habe letztens die arXiv-Version zumindest überflogen. M.E. scheint folgende Logik zutreffend zu sein: Wenn die Messung durch BICEP2 korrekt ist, d.h. die Energieskala für Inflation bei 10^16 GeV liegt, und das Standardmodell, so wie wir es kennen, bis zu dieser Skala gültig ist, dann gibt es ein Problem.

Wir kennen aber lediglich das Standardmodell bis zu einer Energieskala von ~10^3 GeV (bald 10^4 GeV), so dass genügend Spielräume für Modifikationen des SM bleiben.

Es lässt sich also daraus nicht schließen, dass BICEP2 falsch liegen muss.

Zu weiteren Kommentaren in diesem Thread:

@FKM:
Inzwischen haben doch alle größeren Medien gemeldet, dass die Interpretation der Bicep2-Daten als Beleg für Gravitationswellen während der Inflation höchst zweifelhaft ist.
Nicht gleich übertreiben. Es ist derzeit unklar, wie gut die Kollaboration Vordergrundeinflüsse abgeschätzt hat. Gerüchten zufolge soll ein relevanter Anteil der Messung nach wie vor primordialen Ursprungs sein.

@Skeltek:
Ich hasse diese fett gedruckte Terminologie. Bleibt die Expansionsrate konstant, nennen die das beschleunigt...


Was man daran hassen soll, den Fall beschleunigte Expansion zu nennen, verstehe ich immer noch nicht. Die zweite Aussage kann man nur dann nicht verstehen, wenn man elementare Probleme mit Differentialrechnung oder der Definition einer Expansionsrate hat. Aus folgt natürlich . Wo ist das Problem? Ich dachte, das hätten wir längst besprochen?

MfG
Patrick

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von Skeltek » 28. Jun 2014, 19:21

Es geht mir hier nicht wie gesagt um die Formelsprache sondern um den Sinn dahinter und die bedingte Terminologie.
In der Formel wird ins Verhältniss zu gebracht, was einen Bezug zum jetzigen Skalenfaktor des Universums herstellt.
Es wäre sinniger alleine zu betrachten, da man sonst einen Skalenfaktor zu einem bestimmten Zeitpunkt als Koordinatenursprung für eine eigentlich dimensionslose Größe hernimmt.

; auch wenn hier a(t0)=1 ist und weg gelassen wird, steht es immer noch drin!

Man kann jeden noch so unsinnigen Gedanken formeltechnisch völlig korrekt aufschreiben und richtige Schlüsse daraus ziehen. Durch die syntaktische und semantische Richtigkeit ergibt sich trotzdem nicht zwangsläufig, daß die optimale Betrachtungsweise gewählt wurde.

würde mir besser gefallen, da es mir um das Wachstum zum aktuellen Zeitpunkt geht und nicht im Bezug zu einem Koordinatenursprung(der ja von uns willkürlich in die Gegenwart gesetzt wurde).

Tut mir leid falls mein Problem so schwierig zu beschreiben ist. Mir geht es nicht um das Verstehen der jetzig gebräuchlichen Formeln, sondern um die Philosophie die dahinter steckt.
Mir geht es nicht darum, wie die Formel korrekt abzuleiten ist, sondern weshalb gerade diese Formel gewählt und als Expansionsgeschwindigkeit gewählt wurde.

Das ist mein Problem: daß das einfach heraus gekürzt wird und unterschlagen wird, daß nicht die Expansionsrate zu einem bestimmten Zeitpunkt betrachtet wird, sondern die Expansionsrate im Vergleich zur Expansionsrate zu einem anderen Zeitpunkt.

Aber ich denke wir können das Thema abhaken, hab leider kaum Zeit zum schreiben, hab nächste Woche 5 Prüfungen.
Zuletzt geändert von Skeltek am 28. Jun 2014, 21:39, insgesamt 4-mal geändert.
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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von gradient » 28. Jun 2014, 19:52

Hallo Skeltek,
Skeltek hat geschrieben:
Wieso

und nicht

?
Weil du (wie auch schon beim letzten Mal) wieder die Produktregel (bzw. Quotientenregel) missachtet hast:

. Daraus folgt, dass eine konstante Expansionsrate in resultiert.

Das ist alles mit elementarer Differentialrechnung verständlich. Yukterez hat dir die restlichen Missverständnisse erklärt.
Oder wird hier Ausdehnung und Expansion gleichgesetzt?
Ich glaube nicht, dass der Duden hier eine Unterscheidung vornimmt. Und selbst wenn du Expansion als Vorgang einer Ausdehnung bezeichnest, kann ich den Vorgang immer durch die Zeit t parametrisieren, so dass a(t) meine Expansion beschreibt.

MfG
Patrick

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von FKM » 28. Jun 2014, 22:48

Skeltek hat geschrieben:Ich hasse diese fett gedruckte Terminologie. Bleibt die Expansionsrate konstant, nennen die das beschleunigt...
Als interessierter Laie dachte ich viele Jahre lang und bis vor kurzem, dass man unter beschleunigter Expansion des Universums eine Zunahme des Hubble-Paremeters, also der Fluchtgeschwindigkeit eines definierten Abstands, versteht. In der Schulphysik ist "Beschleunigung" ja auch die erste und nicht die zweite Ableitung der Geschwindigkeit.

Bild Bild

In der ursprünglichen Fassung des Hubble-Gesetzes bestand ein einfacher linerarer Zusammenhang zwischen Entfernung und Fluchtgeschwindigkeit und H(t) galt als eine Konstante. Daher liegt der Gedanke nahe, dass wenn H(t) größer wird, man von einer beschleunigten Expansion, wenn H(t) kleiner wird, von einer gebremsten Expansion spricht.

Klar, wenn man sich mit der Sache näher beschäftigt, dann machen die von Patrick genannten Erklärungen Sinn.
In der (mittlerwiele von mir recherchierten) Literatur definiert man einen "Decelaration Parameter" wie folgt:

Bild

q=-1 ist das (originale) Hubble-Gesetz, bei q<0 spricht man bereits von beschleunigter Expansion.
q<-1 wäre also das, was ich früher als beschleunigte Expansion verstanden habe, was aber zum Big Rip führen würde, der heute wohl weitgehend als unwahrscheinlich und unphysikalisch gilt.
Laut "Kleines 1x1 der Relativitätstheorie" liegt der aktuelle Wert von q bei -0.85.

Im Thread Kosmologie in 100 Milliarden Jahren gibt es ein schönes Diagram von Yuktarez, wie sich der Hubble-Radius (und damit indirekt der Hubble-Parameter) im Laufe der Zeit entwickelt: er nähert sich einem Grenzwert an, also q=-1 für t -> oo.

(Alle Formeln sind pngs aus der englischen Wikipedia)

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von gradient » 29. Jun 2014, 00:27

Hallo Skeltek,

ich finde es, freundlich ausgedrückt, äußerst unhöflich, einen Beitrag, auf den man geantwortet hat, nachträglich bis zur Unkenntlichkeit zu editieren.

Glücklicherweise habe ich fast deinen kompletten Betrag zitiert, so dass die Leser in dem Forum nachempfinden können, dass es bei deinen Fragen sehr wohl um mathematische Zusammenhänge und Missverständnisse (deinerseits) geht, entgegen deiner Behauptung in deinem neuen alten Beitrag:
Es geht mir hier nicht wie gesagt um die Formelsprache sondern um den Sinn dahinter und die bedingte Terminologie.
Wenn man Terminologien in der Physik verstehen möchte, dann muss man sich früher oder später auch mit der Formelsprache auseinandersetzen. Wir hatten dasselbe Thema vor gut zwei Jahren schonmal diskutiert, wo du dieselben mathematischen Denkfehler begangen hast. Seitdem hast du nichts dazugelernt. Stattdessen beharrst du darauf, dass Kosmologen mit unsinnigen Terminologien arbeiten würden, ohne dir die Mühe zu machen, die technischen Hintergründe zu erfassen.

Ich denke, dass man und nicht wählt, ist schon alleine für die beobachtende Kosmologie von Vorteil. H lässt sich relativ leicht messen und hat zudem eine m.E. sinnvollere Aussagekraft. Wenn ich beurteilen möchte, wie schnell eine radioaktive Substanz zerfällt, dann kümmert mich die Angabe (Massenänderung) alleine nicht so sehr. Aufschlussreicher ist die Angabe , was mir die negative Zerfallskonstante liefert. Erst jetzt kann ich verschiedene radioaktive Elemente vergleichen und gut messen. Aus einem sehr kleinen Massenverlust in einer vorgegebenen Zeit lässt sich immerhin nicht schließen, dass das Element kaum zerfällt. Vielleicht war nämlich nur eine sehr kleine Probe vorhanden, so dass der Massenverlust relativ gesehen wieder sehr hoch ist.

Die Definition des Hubble-Parameters ist absolut sinnvoll und ich denke, dass sich deine (!) Probleme mit diesem aus grundlegenden Verständnisschwierigkeiten mit Differentialrechnung und -gleichungen ergeben, die du zu verdrängen scheinst. Das ist vermutlich der tiefere Grund, weshalb du deinen Beitrag komplett umgeschrieben hast.


Vielleicht ist dieser Post etwas zu deutlich. Aber es kann nicht sein, dass jemand, der bestimmte Konzepte nicht oder nur halb verstanden hat, Experten, die mit diesen täglich arbeiten, implizit Dummheit vorwirft. Das ist ja auch nicht das erste Mal in diesem Forum.


MfG
Patrick

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von Skeltek » 29. Jun 2014, 02:16

@FKM: Hast auf Anhieb richtig verstanden worauf ich ursprünglich hinaus wollte. Natürlich ergiben Patricks Gleichungen Sinn, wenn man sich mit der Literatur und Entstehungsgeschichte der Formel auseinander setzt. Für die praktische Anwendung und Entfernungsmessung sind die sicherlich viel besser als mein Vorschlag.

@Yukterez:
Daß ihr die Formel richtig abgeleitet habt bezweifle ich gar nicht.
Für mich ist z.B. die Zerfallsgeschwindigkeit eines Radioaktiven Materials der Kehrwert der Halbwärtszeit und nicht der Masseverlust pro Sekunde(der sich ja an der ursprünglichen Masse orientiert, also ins Verhältniss zu einer Dimensionsgröße/Einheit gesetzt wird.
Analog wäre für mich ein verlangsamter Zerfall die Erhöhung der Halbwärtszeit und nicht (zerfallene Masse/Sekunde).
Ich habe kein Problem mit den Formeln, sondern mit der Benennung der Ergebnisse.

@gradient: Ja, die Ableitung ist trivial und ich verstehe sie auch; lernt man ja schon in jeder Uni/Hochschule im zweiten Semester.
Die Frage war eher, was man als aktuelles Volumen und damit Formel festlegt; sprich welche Formel man ableitet.
Historisch gesehen ist das natürlich völlig sinnig was du da vertrittst.
Vielleicht ist dir nicht in den Sinn gekommen, daß ich nur versehentlich auf editieren statt zitieren geklickt habe.
Da ich nach dem Abschicken nicht mehr sicher war, was alles im vorherigen Beitrag stand, habe ich es lieber offensichtlich editiert stehen lassen statt ein gefälschtes oder unvollständiges Orginal wieder rein zu stellen.
Es war nicht meine Absicht dich damit oder mit meinem Wissensdrang zu beleidigen. Ich kann es auch einfach einsehen und dir recht geben, ohne es eingesehen zu haben; aber das ist irgendwie nicht meine Art... tut mir leid falls du das in den falschen Hals bekommen hast.
Ich bin mit meiner Meinung schon oft auf Kritik gestoßen, nur um Jahre später doch mit anzusehen, daß c dimensionslos wird und Coulomb abgeschafft wird usw.
Ich sehe das hier als Diskussion darüber, was sinnvoller sein könnte, und nicht ob die bisherigen Formeln falsch sind.
Deine Beiträge halte ich in der Regel qualitativ hoch und ich habe schon relativ viel Nutzen daraus gezogen. Fachlich hast du absolut recht, ich hatte nur das Gefühl du verstehst nicht exakt worauf ich hinaus will.

Zusammenfassend:
Theorie okay
Formeln okay
Formalismus okay
Notation okay
Terminologie/Namensgebung finde ich persönlich unpassend.
Mir liegt nicht viel daran das ausdiskutieren zu müssen, außer ihr beharrt darauf mich vom Gegenteil überzeugen zu müssen :-)

Schönen Gruß, Skel
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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von gradient » 29. Jun 2014, 13:57

Hallo zusammen,

das folgende Argument, um die verwendeten Notationen und Definitionen zu stützen, ist zwar auch nicht ganz sauber (da es auf Newtonsche Mechanik basiert), aber m.E. wird auf diese Weise der Zusammenhang zur Beschleunigung aus der klassischen Mechanik klar. Seite 28f dieser Präsentation:
http://www.astro.uni-bonn.de/~psimon/LE ... ie%20I.pdf

Man sieht dann, dass direkt mit der Gravitationsbeschleunigung zusammenhängt. (Es scheint zwar jetzt Einigkeit hier zu herrschen, aber ich dachte, das könnte aufschlussreich sein.)


Nun zu Skeltek:
Ja, die Ableitung ist trivial und ich verstehe sie auch;
Du hattest vor zwei Jahren Probleme damit und hattest sie gestern, am 28. Jun 2014, 18:21 immer noch. Das, was ich aus deinem Beitrag (Uhrzeit 18:21) zitiert habe, belegt eindeutig, dass die Mathematik für dich nicht "trivial" ist. Das finde ich übrigens absolut nicht schlimm. Peinlich ist es nur, sich ständig rauszureden und zu glauben, dass die Experten eigentlich Idioten sind und man es besser weiß.
Vielleicht ist dir nicht in den Sinn gekommen, daß ich nur versehentlich auf editieren statt zitieren geklickt habe.
Das ist für mich schwer nachvollziehbar. Du hast deinen ursprünglichen Beitrag um 18:21 Uhr verfasst und ich habe um 18:52 Uhr geantwortet. Fast zwei Stunden später war dein Beitrag das vierte Mal editiert worden. Wenn ich jetzt unterstelle, dass du wirklich auf 'zitieren' klicken wolltest, dann frage ich mich wieso? Warum will man seinen eigenen Beitrag zitieren? Da die Antwort von FKM erst um 21:48 Uhr kam, konntest du eigentlich nur im Sinn haben, auf meine Antwort zu reagieren. Ich habe allerdings praktisch deinen kompletten ersten Beitrag zitiert (bis auf die letzten 1-2 Zeilen, d.h. dein Beitrag war sehr kurz), so dass du eigentlich direkt auf mich hättest antworten können. Darüber hinaus bist du hier schon so lange und intensiv aktiv, dass ich dir eine Verwechslung nicht abkaufe (genauer: ich kaufe es dir nicht ab, dass du nicht bemerkt hast, nicht auf 'zitieren' geklickt zu haben).
Da ich nach dem Abschicken nicht mehr sicher war, was alles im vorherigen Beitrag stand, habe ich es lieber offensichtlich editiert stehen lassen statt ein gefälschtes oder unvollständiges Orginal wieder rein zu stellen.
Und die Stellen, die ich aus deinem Beitrag zitiert habe, haben deinem Gedächtnis nicht auf die Sprünge geholfen? Dein neuer Beitrag ist komplett anders und hat nichts mehr mit deinem ersten Post zu tun. Du weist ja nicht mal darauf hin, dass du deinen Beitrag angeblich versehentlich editiert hast. Dass du deinen Beitrag offensichtlich intensiv editiert hast, wird einem Leser bestenfalls erst klar, wenn er meinen Beitrag sieht. Übrigens: Als ich hier am abend wieder reingeschaut habe, war ich auch zunächst sehr irritiert und dachte zuerst, ich hätte einen Beitrag von dir übersehen.

Es ist eigentlich gar nicht meine Art, andere Leute derart anzugehen, aber ich fühle mich durch diese nachträglichen fadenscheinigen Erklärungen verarscht.
(...) ich hatte nur das Gefühl du verstehst nicht exakt worauf ich hinaus will.
Das kann gut sein, aber es gab z.B. auch konkrete Fragen mathematischer Art (etwa warum nach den üblichen Definitionen eine konstante Expansionsrate eine Beschleunigung impliziert), wo ich kommunikative Missverständnisse ausschließen würde.


MfG
Patrick

edit: ich bitte silberkater zu entschuldigen, dass dessen thread hier so abgedriftet ist.

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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von Skeltek » 29. Jun 2014, 20:30

Hab eben meinen Kommentar zu deinem letzten Post doch nicht abgeschickt um den Thread nicht noch mehr zu belasten. Wir können das gerne bei Gelegenheit per Privatnachricht klären.
gradient hat geschrieben: Aus folgt natürlich . Wo ist das Problem?
Das habe ich nie bestritten.

Das einzige was ich seit Beginn des Threads gesagt habe ist, daß ein grundsätzlicher Unterschied besteht zwischen:

und

und ich deshalb "Beschleunigung"(der Expansionsrate) als Begriff beim zweiten für suboptimal bzw uninuitiv gewählt halte.
Erste Gleichung ergibt für konstante Expansionsrate als Ableitung .
Ich halte lediglich die Terminologie für fragwürdig, nicht die Formeln selbst.
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Re: da simmt was nicht...

Beitrag von deltaxp » 4. Aug 2014, 17:23

Ich gebe auch mal wieder meinen Senf auch mal dazu ab. Zunächst mal, um was es geht:

Ein sich exponentiell ausdehnendes Universum entsteht, wenn in einem Universum nur eine konstante positive Energiedichte vorhanden ist, alias kosmologische Konstante. Das wurde schon von Wilhem de-Sitter entdeckt zu Einsteins Zeiten.

Die konstante (sich nicht verdünnende) positive Energiedichte wird im Allgemeinen als Vakuumenergiedichte bezeichnet. Der Kernpunkt ist, dass einer konstante Vakuumenergie-Dichte einem negativen Druck (Spannung) entspricht, was aus der Energieerhaltung folgt. Dieser Beitrag sorgt für die Expansion. Wenn man das in die Friedman-Gleichungen für ein homogenes/isotropes einsetzt, findet man als Lösung ein sich exponentiell ausdehnendes Universum, dessen Charakteristikum es ist, dass die Ausdehnungsrate da(t)/dt / a(t)=H0 konstant ist.

Wenn andere Energie-Formen vorhanden sind, Materie und Strahlung, die sich aber verdünnen mit der Ausdehnung (Materie mit 1/a^3, Strahlung mit 1/a^4 wegen zusätzlicher Rotverschiebung), gibt es einen Misch-Masch. Da sich Materie/Strahlung verdünnen, Vakuumenergiedichte aber nicht weil konstant, spielt Materie irgendwann, nämlich im Prinzip "seit heute" kaum noch eine Rolle. wir leben in einem sich exponentiell ausdehnenden Universum mit nach bisheriger Kenntnis im wesentlichen konstanter Ausdehnungsrate (Zumindest bald in eigen Milliarden Jahren^^)

Die Inflation ist im Prinzip nichts anderes, nur ist dort der H0-Parameter aufgrund einer damaligen von einer gänzlich anderen als heutigen Quelle verursachten (Inflaton-Feld) viel höheren Vakuum-Energiedichte weshalb , Die Ausdehnungsrate so dramatisch war (Heute verdoppelt sich die Ausdehnung des Universums in Milliarden-Jahre Skala, damals in 10-30 Sekunden Skala). Es gab damals ein hochenergetisches Vakuum eines hypothetischen skalaren Inflatonfeldes um etwa 10-35 sec . Ein anderes skalares Feld als das Higgsfeld. GUT-Modelle und auch Stringtheorie lassen da so einiges zu. Unsere Materie von heute war NICHT da. Das Inflatonfeld-Potential hatte mit zunehmenden Inflaton-Feldwerten ein Plateau-artiges erst langsam abfallendes und dann steil zu einem Minimum abfallende Form. (analog zum Higgsfeld, auch wenn die genaue Form unbekannt ist). Das Minimum liegt dann bei dem heutigen kleinen Vakuum-Energiedichten-Werte. Das plateau-artige Gebiet verschaffte dem Universum ausreichend Zeit für sein rasanten exponentiellen Wachstum während das Inflaton-feld auf dem nahezu konstanten Gebiet hinabrollte, wo es seine Größe alle 10-30 sec oder so verdoppelte (efolds, 50 mal oder so).
Irgendwann wurde dann die „Steilküste“ erreicht und das Inflatonfeld stürzte ab. Die Differenzenergie zwischen dem hohen Plateauwert und dem niedrigen Minimum wurde in Strahlung und Teilchen/Antiteilchen umgewandelt. Das heizte das Universum dann nochmal so richtig auf (re-heating). Ab dann gab es die „normale“ Expansion des Universums, zuerst mit strahlungsdominierter Energiedichte, dann mit Materie dominierter Energiedichte (a(t)~t^(2/3) )und schließlich seit etwa 5 Milliarden Jahren mit Vakuum-energie-dichte dominiertes Universum a(t)~e^(Ho*t).

Das „über die klippe-stürzen“ des Inflaton-Feldes erfolgte nicht überall gleichzeitig, denn es gab ja die nicht zu vermeidenden Quantenfluktuationen. Das haben Vilenkin und Linde näher untersucht. Zum einen sorgten Quantenfluktuationen für die Inhomogenitäten, die den Samen für die heutigen Strukturen, zum anderen zur ewigen Inflation mit immer neuen Bubble-Universen, dem Multiversum. (Es ist schwer und recht künstlich Modelle zu finden, die nur ein Universum erzeugen).

Was hat das jetzt mit dem Higgs-Feld zu tun. und den angegebenen Energiewert von L=10^10 GeV zu tun. Erst mal hat dieser Lambda Wert nichts mit der kosmologischen konstante zu tun. Er bezieht auf das Mexican-hat Modell des Higgs-potential. Also im wesentlichen: V(H)=-mh*H^2+lh* H^4
die Autoren werden sich auf die vor einem Jahr veröffentlichte Rechnung von Theoretikern gestützt haben. (s. mein post http://abenteuer-universum.de/bb/viewto ... =39&t=2373) (de-Grassi-paper)

Nochmal zuammengefasst: die Konstanten wie Massen , Ladungen , Kopplungskonstanten sind in der Quantenfeldtheorie nicht wirklich konstant. Sie sind aufgrund der stets vorhandenen Vakuumfluktuationen energieabhängig. Für die elektrische Ladung nennt man das Vakuumpolarisation. Aufgrund der recht starken Energieabhängigkeit wird die Kopplungskonstante der QCD gar running coupling constant genannt usw.

Diese Energieabhängigkeit gilt auch für Massen der Teilchen und, was auch für alle anderen „konstanten“ der Theorie und eben auch für den lh-Wert im Higgs-Potential. Man kann diese Abhängigkeit störungstheoretisch berechnen (Stichwort: Renormierungsgruppenfunktion), wiedergeben. Wichtig dazu ist, dass man die Werte der konstanten an einem Punkt auf der Energie-skala kennt, die bestimmt man aus dem Experiment. Dann kann man den Wert der bei anderer Energie aus der Rechnung bestimmen. Nun hat jeder Messwert. Messfehler, was dann natürlich einen Spielraum für die Ergebnisse bei hohen Energien zulässt. Die Forscher um de-Grassi haben nun damals berechnet, daß bei der gefunden Masse des Higgs-Teilchen und der Top-Quark-Masse im Rahmen der Meßgenauigkeit und im gegebenen störungstheoretischen Berechnungsschema für den lh-Parameter durchaus die Möglichkeit besteht, das lh<0, also negativ werden kann. Und zwar ab einer Energie von etwa 10^10 GeV.

Das hat dramatische Konsequenzen. Aus dem „Mexican-hat“-Potential mit einer nach oben gewölbten Krempe bei großen Higgs-Feldwerten wird sozusagen eine Kapuze, es geht immer fleißig weiter nach unten. Dieses Potential ist aber nichts anderes als eine negative Vakuum-energie-dichte. Was macht ein Universum mit einer negativen Vakuum-energie, wenn eins mit einer positiven Vakuum-energie sich ausdehnt? Richtig, es zieht sich zusammen. Aber es kommt noch schlimmer. Im Falle eines negativen lh-Wertes, fällt das Potential mit –lh* H^4 zu immer kleineren Werten, ohne jemals einen stabilen Wert zu erreichen. Das Vakuum ist notorisch instabil! Die Vakuumenergie fällt immer weiter ab. Das heißt ein Universum schrumpft dann im Laufe der Zeit mit einer immer höheren Rate (Bedenke exponentiell heißt konstante Rate). Das ist schon richtig übel.

Das Problem ist nun folgendes. Offenbar ist unser Universum, da es ja seit 13.8 Milliarden existiert stabil bei einer geringen positiven Energiedichte. Aber das ist wohl nicht der niedrigste Energie-Wert. Wenn obiges fürs Higgs-Feld stimmen sollte, wäre es nur meta-stabil und es kann es spontan zu einem niedrigeren Energiewert tunneln, eben zu einem mit negativem lh, und von dort an geht’s abwärts. Diese Tunnelwahrscheinlichkeit ist extrem niedrig wegen der großen Potentialbarriere bis zu etwa 10^10 GeV, wir leigen ja quasi bei 0. Offenbar sollte sie dann >10^10 Jahre sein, oder viel viel größer. Wenn einmal so eine Bubble mit einer gewissen Größe auftaucht, ist es ein Phasenübergang, Unser Vakuum wird sich an der Grenze den niedrigerem Zustand anschließen und das mit Lichtgeschwindigkeit (so schnell ist die Schrumpfung zu Beginn nicht, das heisst dass sich die negative lh-Phase ausbreitet bevor die Schrumpfung an Fahrt aufnimmt).

Nun haben die Autoren um Hogan oben aber eine zweite Frage gestellt? Sie fragten nicht nach der Übergangswahrscheinlichkeit heute wie Degrassi et al. sondern nach der Übergangswahrscheinlichkeit zur Zeit er Inflation als etwa 10-35 sec nach Urknall. Wenn man die BICEP2-Daten als Inflationsgetrieben interpretiert. Dann hat das Universum damals eine viel höhere Energiedichte bei der GUT-Skala von 10^16 GeV. Nun haben alle Felder Quantenfluktuationen, einschließlich das Higgsfeld Quantenfluktuationen. Hogan et al. zeigten, daß der Potential Erwartungswert der Higgsfeld-Fluktuationen bei etwa 10 ^13 GeV liegt, was tausendmal größer ist als die Instabilitätsgrenze für lh-term von 10^10 GeV ist. Das Higgsfeld braucht da also gar nicht zu tunneln, es kann während der Inflation über eine Fluktuation direkt über die Potentialbarriere rollen und einen negativen lh-Wert annehmen und somit häufig Bubbles mit instabilem Higgs-Vakuum mit immer kleiner werden Vakuumenergiedichte erzeugen. (Anmerkung: Nun hat die Form des Higgs-Potentials selber eine Temperatur-abhängigkeit, weshalb es ja zum elektroschwachen Phasenübergang kommt bei 10^3 GeV, aber soweit ich sehen konnte, ändert diese nichts an dem Instabilitätsverhalten)

Das mag während der Inflation vielleicht noch nicht gestört haben, da das Inflaton-Potential sehr viel höher war und damit dominierte, aber spätestens am Ende der Inflationen hätten wir mit vielen Bubbles mit einem negativem Higgspotential mit Kapuzenform da gesesses , welche als Kondensationskeim zu einem Phasenübergang aller verbleibenden Gebiete mit kleiner positiver Vakuum-Energiedichte zur negativen (und dann weiter fallenden) Vakuumenergiedichte. Das gesamte Post-inflationäre Universum wäre betroffen. Die negative Vakuumenergiedichte würde weiter fallen, die normale Expansion gestoppt und umgekehrt . Wenn das aber der Fall gewesen wäre, tja dann sässen wir heute nicht hier und diskutierten darüber

Ergo schlussfolgerten sie, dass es einen unbekannten physikalischen Effekt gegeben haben muss, der uns vor diesem Schicksal bewahrte.
Meine Meinung: Sehr interessante Analyse. Es zeigt wieder einmal mehr, dass das unser Universum sehr vielschichtiger ist, als wir mit Standardmodell und inflationärem lambda-CDM-Modell nicht der Weisheit letzter Schluss sein kann. Wieder ein Nagel mehr im Sarg der Ungereimtheiten über unser gegenwärtiges Bild des Universums und der Tendenz zu einem Paradigmen-Wechsel.

Ich hoffe, dass ich das so richtig verstanden und in etwa wiedergegeben habe, sonst möge man mich korrigieren

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