Abenteuer-Universum

Hallo zusammen,

in diesem Thread hat sich als Nebenthema die Frage ergeben, ob man wissen kann, wie Materie innerhalb eines Schwarzen Loches aussieht, also ganz konkret, ob es da noch Atome oder wenigstens quarks und Leptonen geben kann.


Das Thema gehört nicht zum Schwarzen Loch Informations Paradoxon, deswegen habe ich es hierher ausgelagert.


Freundliche Grüsse, Ralf

Achtung,
wir sprechen über die Größenordnung 4,59 x 10 hoch 113 J/m³
Grüße Dip

Heute ist das unbekannt. Über den Zustand der Materie unter diesen Bedingungen kann - wenn überhaupt - eine künftige Theorie der Quantengravitation etwas sagen. Aber die ist nicht in Sicht.

Man kann immerhin einiges ausschließen.
Sicher falsch ist die Annahme, dass die Massequelle in SLs einfach nur Materie sei, wie wir sie kennen, nur halt extrem verdichtet.
Ab einer gewissen Dichte verschwimmen auch die Unterschiede zwischen dem was wir gewöhnlich "Materie" und dem was wir "Feld" nennen.
E = mc^2... schon die Magnetfelder von Magnetaren (der "leere" Raum dort) haben eine erhebliche Masse pro cm³, mehr als Blei, wenn ich mich recht erinnere.

Fangen wir doch mal bei der letzten sichtbaren Restmaterie an. Bei einem Neutronenstern.

damit sind sie extrem kompakt. Ihre Dichte nimmt von etwa 1 · 109 kg/m3 an ihrer Kruste mit der Tiefe bis auf etwa 6 · 1017 bis 8 · 1017 kg/m3 zu, was etwa der dreifachen Dichte eines Atomkerns entspricht.

https://de.wikipedia.org/wiki/Neutronenstern

- Was wird aus einem Atomkern, wenn er auf die dreifache Dichte zusammen gepresst wird?
- Geht das auch in die andere Richtung?(Also wieder zurück)
- Lässt sich ein Atomkern beliebig verdichten, was dann letztlich auch zu einem Schwarzen Loch führen kann?

Können Atomkerne(und deren kleinere Bestandteile) also "sterben?"

wenn man das "mechanisch" betrachtet, die Atomkerne gehen einfach kaputt, da gibt es kein zurück
Grüße Dip

Es ist nicht auszuschließen, daß es sich hier um etwas völlig anderes handelt. Die Entstehung von Quarks durch aufgezwungene Splittung/Zerstückelung von Atomkernen spaltet das Proton aus einer Superposition in verschiedene zueinander komplementäre Bestandteile auf. Quarks mögen zwar die Endstufe der Materie unter Normalbedingungen sein, sind aber nicht zwangsläufig die stabilste Ausdrucksform unter Extrembedingungen.
Die Vorstellung, daß Protonen aus Quarks ‚bestehen‘ verliert meiner Meinung nach bei Wegfall der Dreidimensionalität des Raumes vermutlich seine Berechtigung.
Da kehrt man unter Umständen zu der Frage zurück, ob der materielle Inhalt des Universums in seinem grundlegendsten Wesen Bottom-up entstanden ist durch Aggregation kleinerer Bestandteile, oder sich die kleinsten Bestandteile wie Quarks top-down aus der unendlich dichten Urmasse ergaben (abhängig von intrinsischen Parametern des Universums).
Sollte top-down zutreffen, wäre es sogar sehr wahrscheinlich, daß Quarks nur eine exotische Sonderform des extremalen Falles des ‚Normalraumes‘ sind und in einer z.B. Ringsingularität sich andere Dinge stattdessen bilden. Möglicherweise müssen Quarks dort auch erst einem Transformationsprozess unterlaufen.
In jedem Fall erscheint mir die Vorstellung dort ‚Quarks‘ als Materiegrundform anzutreffen höchst zweifelhaft.

Das ist mir ehrlich gesagt zu viel wildwüchsige, nicht anschließend zurückgestutzte und durchsortierte Spekulation drin, Skeltek.

Ich denke, bei dem Thema sollte man sich darauf konzentrieren, wie die Massequelle in SLs NICHT ausschauen kann, denn darüber lässt sich sehr viel mehr sagen und wissen als umgekehrt.

Dem stimme ich zu:

Skeltek hat geschrieben: ↑

1. Mär 2021, 20:08

In jedem Fall erscheint mir die Vorstellung dort ‚Quarks‘ als Materiegrundform anzutreffen höchst zweifelhaft.

Frank hat geschrieben: ↑

1. Mär 2021, 18:43

- Was wird aus einem Atomkern, wenn er auf die dreifache Dichte zusammen gepresst wird?
- Geht das auch in die andere Richtung?(Also wieder zurück)
- Lässt sich ein Atomkern beliebig verdichten, was dann letztlich auch zu einem Schwarzen Loch führen kann?

Abstoßende Wechselwirkungen müssen immer vorwärts in der Zeit verlaufen und können nicht instantan erfolgen.
Wenn im Falle von SLs die Richtung der Zeit aber so gekippt/verzerrt ist, dass diese Vorwärtsrichtung immer in Richtung der Singularität zeigt, kann es keine Kraft mehr geben, egal wie stark sie sei, die einer immer weiteren Komprimieriung in Richtung Singularität entgegenwirken könnte.

Das Einzige was meiner Meinung nach hier noch einen Kollaps zu einem Punkt verhindern könnte, ist die quantenmechansiche Unschärfe, die punktförmige Objekte verbietet.

Ansonsten:
Bei bekannten Verdichtungen werden zuerst die Atomorbitale immer kleiner, dann verbinden sich die Elektronen mit den Kernen (-> Neutronensterne). Hier haben wir dann noch die starken Kernkräfte, die einen weiteren Kollaps zunächst verhindern. Wenn die Zeitachse dann bei genügender Masse über ein gewisses Maß kippt, dann reicht auch das nicht mehr, weil auch unendlich große Abstoßung dann nicht mehr reichen würde und die Masse kollabiert zu einem SL.

Je weniger die bekannte Physik dazu hergibt, desto herrlicher läßt sich spekulieren.
Dass dann auch bekannte Physik verbogen wird, ist Kollateralschaden.

Meine Spekulation: Der Zustand der Materie im SL gleicht ihrem Zustand vor dem Reheating genannten Prozess, bei dem sie in Teilchen zerfiel.

Timm hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 10:47

Meine Spekulation: Der Zustand der Materie im SL gleicht ihrem Zustand vor dem Reheating genannten Prozess, bei dem sie in Teilchen zerfiel.

Hallo Timm,

damit wären wir aber wieder bei einer Singularität ganz ähnlich derjenigen des Urknalls.

Aber ja - Singularitäten gibt es physikalisch nicht, d.h. da findet dann möglicherweise derselbe unverstandene Prozess wie bei der Urknall-Singularität statt, ein Prozess, der bei ultra-hoher Energiedichte stattfindet.


Freundliche Grüsse, Ralf

ralfkannenberg hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 13:53

... ein Prozess, der bei ultra-hoher Energiedichte stattfindet.

... ist natürlich reine Spekulation, die nicht mehr als einen Kontext herstellt. Die Größe des sichtbaren Universums lag damals bei einer Melone und dessen Masse bei 10^52 kg (wenn ich richtig gerechnet habe).

Timm hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 14:11

Die Größe des sichtbaren Universums lag damals bei einer Melone und dessen Masse bei 10^52 kg (wenn ich richtig gerechnet habe).

Hallo Timm,

ich dachte, die Masse - oder sagen wir: die "Gesamtenergie" - sei konstant.

Ok im Steady State Modell ist das natürlich nicht so, aber auch bei aller (ehrlicher !) Sympathie zu Fred Hoyle ........


Freundliche Grüsse, Ralf

seeker hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 10:38

Das ist mir ehrlich gesagt zu viel wildwüchsige, nicht anschließend zurückgestutzte und durchsortierte Spekulation drin, Skeltek.

Ja, gut erkannt. Vielleicht ging es mir aber genau darum das als höchst spekulative Anregung in den Raum zu werfen.
Ich bin da mehr bei Timm, allerdings sehe ich auch die Notwendigkeit den Unterschied zwischen einer allgemein extrem hochen Dichte in dreidimensionalen Raum und einem unendlich dichten Ring (Ringsingularität) zu unterstreichen. Alleine wegen der geometrischen Anordnung wird es wahrscheinlich vom ursprünglichen Zustand vor der von Timm angesprochenen Reheating-Phase sich unterscheiden.

Skeltek hat geschrieben: ↑

1. Mär 2021, 20:08

In jedem Fall erscheint mir die Vorstellung dort ‚Quarks‘ als Materiegrundform anzutreffen höchst zweifelhaft.

Hallo Skel,

warum so einseitig auf quarks bezogen ? - Bei Leptonen könnte doch dasselbe auch gelten.


Freundliche Grüsse, Ralf

ralfkannenberg hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 14:34

ich dachte, die Masse - oder sagen wir: die "Gesamtenergie" - sei konstant.

Ist sie auch, es geht um das Volumen, bzw. um ihre Dichte. Die "Melone" damals expandierte zur Größe des sichtbaren Universums heute.

Vorstellbar ist das alles nicht. Reheating (Melone) fand am Ende der Inflation statt.Vor der Inflation ist dieses Volumen nach meiner Rechnung ein 10^-11 tel eines H-Atoms. Zum Vergleich, die Planckdichte beträgt 10^96 kg/m³. Da ist also noch Luft nach oben.

Timm hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 18:40

ralfkannenberg hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 14:34

ich dachte, die Masse - oder sagen wir: die "Gesamtenergie" - sei konstant.

Ist sie auch, es geht um das Volumen, bzw. um ihre Dichte. Die "Melone" damals expandierte zur Größe des sichtbaren Universums heute.

Hallo Timm,

ach so, dann hatte ich nur Deine Formulierung "und dessen Masse bei 10^52 kg (wenn ich richtig gerechnet habe)" missverstanden.


Freundliche Grüsse, Ralf

Jedenfalls:
Wenn man unter "Materie" eine "Ansammlung von wohlunterscheidbaren, dicht nebeneinanderliegenden Partikeln" versteht, dann kann man praktisch garantieren, dass so etwas im Massezentrum von SLs nicht vorliegt.

seeker hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 20:13

Jedenfalls:
Wenn man unter "Materie" eine "Ansammlung von wohlunterscheidbaren, dicht nebeneinanderliegenden Partikeln" versteht, dann kann man praktisch garantieren, dass so etwas im Massezentrum von SLs nicht vorliegt.

Hallo seeker,

in der Urknall-Singularität auch nicht. Und das sind beides Singularitäten, d.h. wir haben eine Masse, die sich in einem Volumen r³ mit r->0 befindet.


Freundliche Grüsse, Ralf

Timm hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 10:47

Je weniger die bekannte Physik dazu hergibt, desto herrlicher läßt sich spekulieren.
Dass dann auch bekannte Physik verbogen wird, ist Kollateralschaden.

Na, spekulieren macht ja auch Spaß und wen die bekannte Physik es nicht hergibt, dann muss sie mit leben, dass sie manchmal auch verbogen wird

seeker hat geschrieben: ↑

2. Mär 2021, 20:13

Wenn man unter "Materie" eine "Ansammlung von wohlunterscheidbaren, dicht nebeneinanderliegenden Partikeln" versteht, dann kann man praktisch garantieren, dass so etwas im Massezentrum von SLs nicht vorliegt.

"Zustand der Materie" muß nicht zwangsläufig das Vorhandensein von Partikeln bedeuten.

https://physics.stackexchange.com/quest ... the/337485

Coupling to matter is neglected during the inflation because there is no matter. All matter is produced after inflation, during the reheating (and preheating) phase, when inflaton oscillates around the minimum of the potential and decays into the matter particles.

Man kann sich das grob wie einen Phasenübergang vorstellen. Der Zustand der Materie vorher wird durch ein skalares Feld beschrieben, nachher durch die entstandenen Partikel.

Aber Vorsicht, womöglich ist diese Spekulation - Zustand der Materie im SL gleicht dem Zustand der Materie vor Reheating - aus der Sicht der QFT inkonsistent. Ich halte fest - und das ist Konsens in der community - dass der Schlüssel eine Theorie der Quantengravitation ist, die wir nicht haben.

Irgend so etwas wird es wohl sein. Zumindest kann man Ähnlichkeiten zwischen beiden Zuständen erkennen, die etwas in der Richtung vermuten lassen. Wobei das mit der Inflation ja halt auch noch nicht ganz sicher ist, ob es das gab - und genau so gab, wie man meint - auch wenn viele Indizien für die Inflation sprechen.

Und wobei:
Falls unser Universum so etwas wie eine Simulation ist, die Superwesen geschaffen haben, dann wären SLs perfekt für diese Wesen geeignet, um in die Simulation hineinzuschauen, ohne dass sie dabei selber entdeckt werden können...

völliges Durcheinander