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Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

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Alexander

Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von Alexander » 15. Okt 2009, 15:03

Hallo!

Also die Fragestellung sagt ja schon alles und es ist auch klar, was das ist. Aber, wir sehen in ihr ja den Moment, an dem die Strahlung von der Materie entkoppelt wurde und von da an ihr eigenes Ding drehte. Die Phtonen wurden ein letztes mal absorbiert und emmitiert und danach war doch Schluss. Wenn also die Materie damals das Licht ausgesendet hat, müsste es dann irgendwann, wenn es an und vorbeigezogen ist, nicht mehr zu sehen sein?

MfG
Alexander!

Skeltek
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von Skeltek » 15. Okt 2009, 15:53

Ich verstehe die Frage nicht so ganz. Also ich hab mich nie ernsthaft gefragt was die kosmische Hintergrundstrahlung eigentlich genau sein soll. Ich hatte einfach immer angenommen, es sei ein Satz an Strahlung aus allen möglichen Quellen seit dem Urknall. Die Frequenzen der meisten ausgesandten Strahlen müssten allerdings so weit rot verschoben sein, dass sie eben sehr kalt wirken.
Hinzu kommt, dass so irrsinnig viele unterschiedliche Quellen dieser Strahlung so miteinander interferrieren, dass man nicht mehr als ein "weisses Rauschen"(wie bei der Akkustik) wahrnimmt. Dieses weisse Rauschen ist meiner Meinung nach dafür verantwortlich, dass sich im Vakuum virtuelle Teilchen-Antiteilchen-Paare bilden. Die gemessene Frequenz der Strahlung ist eine Überlagerung aller Wellen, die zum Zeitpunkt -t in der Entfernung t*c ausgesandt wurden. Die hat im Durchschnitt gerade 4 Kelvin.

Aber was es genau ist und ob das stimmt, müsste man mal jemanden fragen, der das auch genau weiss. Ich spekulier ja mehr oder weniger nur ^^

Grüße, Skel
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von tomS » 15. Okt 2009, 17:55

Das Bild, das wir heute haben, ist relativ klar.

Das Universum war in der frühen Phase mit heißem Quark-Gluon-Plasma angefüllt, aus dem dann die Nukleonen (Protonen, Neutronen) sowie leichte Atomkerne (hauptsächlich Wasserstoff, auch Helium) "auskondensierten". Übrig blieb ein heißes Plasma aus Atomkernen (Ionen) und Elektronen, die mit weitere Abkühlung zu Atomen "auskondensierten".

Aufgrund der Expansion kühlte die vorhandene el.-mag. Strahlung soweit ab, dass sie nicht mehr in der Lage war, Atome zu ionisieren bzw. anzuregen. Dies war der Moment, zu dem das Universum "durchsichtig" wurde. Die zu diesem Zeitpunkt vorhandene Strahlung war in jedem Punkt des Universums homogen, isotrop und folge dem Planckschen Strahlungsgesetz, d.h. in jedem Punkt des Universums waren in jede Richtung gleichviele Photonen unterwegs (vergessen wir mal kleine Fluktuationen). Seither durcheilen diese Photonen in ihrer ursprünglichen Richtung das Universum, lediglich ihre Wellenlänge verschiebt sich weiter aufgrund der andauernden Expansion.

Die jetzt an diesem Punkt * eintreffende Strahlung stammt demnach von einer Kugeloberfläche, die ca. c * (T[down]Universum[/down] - T[down]Durchsichtig[/down]) im Radius misst. Ihre Temperatur beträgt übrigens ca. 2.7 Kelvin. Den Zeitpunkt des Durchsichtigwerdens kannst grob mit T[down]Durchsichtig[/down] = 380 000 Jahre nach dem Urknall annehmen. Demnach siehst du heute das Überbleibsel des Urknalls, das nur wenig jünger ist als das Universum selbst.

Was du als "weißes Rauschen" bezeichnest ist die sogenannte Hohlraum- oder Schwarzkörperstrahlung, die durch das Plancksche Strahlungsgesetz beschrieben wird. Die kannst du z.B. auch ganz gut auf eine ganz normale Herdplatte anwenden.

Die Entstehung der Materie-Antimaterie-Asymmetrie erfolgte übrigens bereits deutlich früher.

Wie immer auch mal bei Wikipedia reinschauen: http://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung
Gruß
Tom

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von gravi » 15. Okt 2009, 19:27

Ich möchte Toms gute Darstellung nochmals mit einfacheren Worten ergänzen:

Zu Beginn bestand das Universum aus purer Energie - aus nichts anderem. Die kleinste Energieeinheit ist ein Photon, unser All war am Anfang also nichts anderes als eine unvorstellbar komprimierte Ansammlung von Photonen.

Da nun Materie und Energie äquivalent sind, ineinander umwandelbar, das Universum aber expandierte und abkühlte, kondensierten aus den Photonen die Materieteilchen. Doch nicht alle Photonen wurde zu Materie: Auf 500 Teilchen (Protonen oder Elektronen) kamen noch 500 Milliarden Photonen. Wie Tom bereits sagte, füllten sie völlig gleichmäßig den Kosmos aus.

Immer wieder kollidierten die Photonen mit dem Materieteilchen, wurden absorbiert und wieder emittiert. Auf diese Weise, durch die ständigen Stöße, wurde auch die Materie völlig gleichmäßig verteilt. Nach 379 000 Jahren aber betrug die Temperatur nur noch 3000 K, jetzt konnten die Protonen die noch freien Elektronen an sich binden und Wasserstoffatome bilden. Die Photonen waren damit nun "arbeitslos" geworden, Stöße (der Physiker nennt das Streuung) an den Atomen kamen nicht mehr vor.

Nach wie vor aber füllten die Photonen den Raum komplett aus, und das machen sie auch heute noch. Sie fliegen gleichmäßig in allen Raumrichtungen umher - durch die Expansion sind sie aber viel "verdünnter" als damals, auf ein bestimmtes Raumvolumen kommen also heute viel weniger Photonen. Weil sie gleichzeitig auch eine Welle darstellen (wir sprechen hier ja auch von der Hintergrundstrahlung), wurde diese durch die Expansion in die Länge gezogen. Das bedeutet, dass sie energieärmer wurde und anstatt der damaligen 3000 K heute nur noch einer Temperatur von 2,7 K entspricht.

Warum nun aber doch kleine Temperaturunterschiede in den verschiedenen Himmelsrichtungen zu beobachten sind anstatt der von mir behaupteten völlig gleichmäßigen Verteilung der Photonen - nun, das zu lösen ist sicher eine schöne "Hausaufgabe" für Alexander und Skeltek :work:

Schönen Gruß
gravi
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von tomS » 16. Okt 2009, 00:09

Hallo Tensor,

danke für die Klarstellung. Eigentlich war es unnötig, hier mit einer exakten Formel (die dann eben doch nicht richtig ist) zu argumentieren. Vielleicht nochmal zusammengefasst in kurzen Worten:

Was ich sagen wollte war, dass wir heute nicht die Strahlung sehen, die zum Zeitpunkt des Urknalls entstand, sondern eben ca. 380 000 Jahre später. Diese Strahlung entstand zu eben diesem Zeitpunkt überall und breitet sich von jedem Punkt des Universums gleichförmig in alle Richtungen aus. Was wir heute JETZT und HIER sehen ist die Strahlung, die ca. 380 000 Jahre nach dem Urnknall auf einer (gedachten) Kugelschale um uns herum erzeugt wurde. Man kann sich um jeden Punkt im Universum so eine Kugelschale denken, auf jeder sind damals unter den selben Bedingungen Photonen erzeugt worden, deswegen sehen diese Bilder all dieser Kugelschalen alle gleich aus.

Mit der Zeit die vergeht, kommt natürlich Licht bei uns an, das von immer weiter entfernten Kugelschalen ausging. D.h. wir schauen weiter hinaus ins Universum (und damit auch weiter zurück in der Zeit). Der letzte Satz ist etwas irreführend, denn wir können nicht hinter jene 380 000 Jahre zurückblicken, aber wenn wir 5 Minuten warten, dann schauen wir verglichen mit jetzt um eben diese 5 Minuten weiter zurück - aber nur, weil eben 5 Minuten vergangen sind.
Gruß
Tom

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Alexander

Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von Alexander » 18. Okt 2009, 17:08

Was ich mich zudem noch Frage zur Sache mit der Hintergrundstrahlung und den 379.000 Jahren nach dem Urknall: es heißt immer, dass die Phtonen der Strahlung nur von den Elektronen absorbiert und wieder emmitiert wurden, aber nicht von den Kernen selber. Ist das auf die negative Energie des Elektrons zurückzuführen, damit meine ich, dass es in der Lage ist, Energie aufzunehmen?

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von tomS » 18. Okt 2009, 18:19

Das Elektron hat keine negative Energie, sondern negative elektrische Ladung.

Das mit der Absorption und Emission vehält sich wie folgt:

Betrachtet man ein vollständig ionisiertes Plasma aus Elektronen und Kernen (wie z.B. in der Sonne), dann gibt es überhaupt keine an Atomkernen gebundenen Elektronen. Damit gibt es auch keine Absorption von Photonen, sonden lediglich eine Streuung. Absorption bedeutet, dass das Photon (zumindest kurzzeitig) verschwindet. Das ist aber aufgrund des Energiesatzes nicht möglich (Rechnung folgt, wenn du möchtest). Bei der Streuung überträgt z.B. das Photon einen Teil seiner Energie auf das Elektron; dieser Prozess findet gleichermaßen an negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Atomkernen statt.

Betrachtet man ein kälteres Gas, in dem zumindest teilweise an Atomkerne gebundene Elektronen existieren, dann kann Absorption stattfinden. Dabei wird das Photon vom gesamten Atom absorbiert und das Elektron im Atom auf einen höheren Energiezustand gehoben; es bleibt aber gebunden. Dieser Prozess ist nach dem Energiesatz möglich. Die spätere Emission ist einfach eine Umkehrung der Absorption.

Der Prozess der Absorption findet auch an einem Atomkern statt; dann wird eines der Nukleonen im Kern angeregt (oder der Kern wird sogar gespalten bzw.). Der Unterschied ist, dass die Anregungsenergien der Elektronen im Atom bei einigen eV bis zu keV (Röntgenbereich) liegen, während die Anregungsenergien im Atomkern meist deutlich darüber im MeV Bereich liegen. D.h. aber dass die Energie von Photonen, die aus der Emission von Atomen stammen, im o.g. Energiebereich der liegt und demnach typischerweise viel zu gering ist, um Atomkerne anzuregen.
Zuletzt geändert von tomS am 19. Okt 2009, 21:35, insgesamt 1-mal geändert.
Grund: Korrektur: ".. wird das Elektron ..." => "... wird das Photon ..."
Gruß
Tom

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von gravi » 19. Okt 2009, 19:29

tomS hat geschrieben:
Betrachtet man ein kälteres Gas, in dem zumindest teilweise an Atomkerne gebundene Elektronen existieren, dann kann Absorption stattfinden. Dabei wird das Elektron vom gesamten Atom absorbiert und das Elektron im Atom auf einen höheren Energiezustand gehoben; es bleibt aber gebunden. Dieser Prozess ist nach dem Energiesatz möglich. Die spätere Emission ist einfach eine Umkehrung der Absorption.
Ich nehme mal an, Du meintest hier, dass das "fette" Elektron ein Photon sein sollte... Nur zur Klarstellung.

Könntest Du noch tiefer begründen, weshalb ein freies Elektron kein Photon absorbieren sollte? Nach meinem Bauchgefühl sollte das doch funktionieren, das Elektron gewinnt dadurch lediglich an kinetischer Energie. Beim Zusammenstoß mit einem anderen Teilchen könnte diese wieder in Form eines Photons emittiert werden...?

Gruß
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von tomS » 19. Okt 2009, 22:09

Also zunächst mal hast du recht, das fette Elektron ist ein Photon; habe meinen Beitrag entsprechend korrigiert.

Warum kann ein isoliertes Elektron kein Photon absorbieren? Dazu eine qualitative und dann eine quantitative Begründung:

1) Das Elektron kann das Photon nicht absorbieren, da es keine innere Struktur hat, die durch das Photon angeregt werden könnte; ein Atom oder ein Kern hat dagegen eine innere Struktur (Elektronenhülle, gebundenen Nukleonen), und kann deswegen einen nicht-elastischen Stoß ausführen, so dass kinetische Energie teilweise in innere Energie umgewandelt werden kann. Ein rein elastischer Stoß bei vollständiger Absorption des Photons ist aber kinematisch verboten, da Energie- oder Impulssaz verletzt würde. Bei einer rein elastischen Streuung geht ein Teil der Photonenenergie auf das Elektron über (sogenannter Compton-Effekt). Allerdings ist dieser Effekt bezugssystemabhängig: im Ruhesystem des Elektrons (mit p=0 vor dem Stoß) sieht es so aus, als ob da Elektron durch den Stoß beschleunigt würde; man kann aber auch in einem Bezugssystem rechnen, in dem das Elektron vor dem Stoß einen Impuls p' und nach dem Stoß einen Impuls -p' hat, es also am Photon quasi reflektiert wird. Dabei findet kein Energieübertrag statt.

2) Nehmen wir an, für Energie und Impuls von Elektron und Photon vor bzw. nach dem Stoß gelte (mit c=0!)







Vor dem Stoß betrachte ich dabei ein Elektron in dessen Ruhesystem sowie ein Photon gegebener Frequen ν.
Nach dem Stoß habe das Photon den Impuls q auf das Elektron übertragen, d.h. das Elektron bzw. das Photon haben einen um q erhöhten bzw. verminderten Impuls. Außerdem habe habe ich die relativistische Energie-Impuls-Beziehung E² = m² + p² für das Elektron verwendet, sowie ausgenutzt, dass wegen m=0 die Beziehung E=p für das Photon gilt (jeweils mit c=1, damit die Rechnungen übersichtlicher werden).

Damit sind die kinematischen Beziehung für jedes einzelne Teilchen korrekt; außerdem wurde die Impulserhaltung bereits beachtet. Demnach verbleibt als einzige Bedingung die Energieerhaltung



Löst man diese Gleichung auf, so erhält man



Damit ist dieser Prozess für ein Elektron mit von Null verschiedener Masse m sowie einem Impulsübertrag q ungleich Null kinematisch verboten.
Gruß
Tom

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von gravi » 20. Okt 2009, 18:40

Nun, das ist dann doch sehr einleuchtend.
Besten Dank für Deine ausführliche Erläuterung!

Bedeutet dies dann, wenn ich es (jetzt hoffentlich :wink: ) richtig verstehe, das vor dem "Durchsichtigwerden" des Universums die Photonen an den Elektronen nur streuten, von den Atomkernen (Protonen, die ja aus Quarks zusammengesetzt sind, sowie Heliumkernen) jedoch auch absorbiert und wieder emittiert werden konnten?

Falls ja, waren diese Ereignisse wohl eher selten gegenüber den Streuprozessen an Elektronen - könnte ich mir vorstellen.

Schönen Gruß
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von tomS » 20. Okt 2009, 20:02

Grundsätzlich ja; die inelastischen Prozesse bzgl. der Atome, Kerne oder Protonen sind natürlcih komplexer.

Grundsätzlich gibt es an jedem dieser Teilchen zunächst mal die elastsiche Streuung (d.h. die Comptonstreuung). Man muss einfach die entsprechende Masse und Ladung einsetzen - fertig. Man kann den Streuquerschnitt (also die Querschnittsfläche, die ein Teilchen einem streuenden Photonen darbietet) recht einfach berechnen - oder natürlich auch nachlesen. Dies führt letztlich auch mit zur Energiegleichverteilung, d.h. dem thermischern Gleichgewicht. zwischen den verschiedenen Teilchensorten.

Die inelastische Streuung, die der elastischen überlagert ist, ist natürlich komplizierter. Sie wird meist durch sogenannte Resonanzen geprägt, d.h. der Streuquerschnitt erscheint dann besonders groß, wenn das Teilchen etwas mit dem Photon "anfangen" kann = es absorbieren kann, ansonsten sinkt der Streuquerschnitt schnell wieder auf den der elastischen Streuung.

Die inelastische Streuung an Atomkernen kann sich in der Anregung einzelnen Nukleonen (Resonanzen) bis hin zur Spaltung des Kerns äußern. Dazu sind Photon- bzw.Schwerpunkstenergien im Bereich von MeV notwendig (typische Bindungsenergien pro Nukleon im Kern). Die Energie (MeV) kann man jetzt wieder in eine Temperatur (Kelvin) umrechnen, die natürlich erheblich über der der thermischen Photonen in einem optisch durchsichtigen Gas liegt. Für inelastische Streuung an Nukleonen liegt die Energie nochmals wesentlich darüber, nämlich im GeV Bereich (ein Beispiel wäre die Energiedifferenz zwischen Nukleon und Delta-Resonanz). Eine Schwellenenergie für inelastische Photon-Nukleon-Streuung erhält man aus der sogenannten Photo-Pion-Produktion. Dabei streut das Photon am Nukleon und erzeugt dabei ein Pion-Antipion-Paar. Das Nukleon dient lediglich dazu, den überschüssigen Impuls aufzunehmen. Die Größenordnung für diesen Prozess liegt logischerweise etwas oberhalb der doppelten Pion-Ruhemasse. Natürlich kann darunter noch die Elektron-Positron-Paarerzeugung stattfinden; deren Energie liegt ja noch deutlich niedriger.

Alle diese Prozesse laufen deutlich oberhalb der typischen Energieskalen für Streuung an bzw. Absorption durch Atomen statt. Diese sind die letzten noch verbleibenden Prozesse vor der vollständigen Entkopplung. Hier sprechen wir über Energien im eV Bereich.

Aus der Wikipedia:
1 K = 8.62 10[up]-5[/up] eV
1 eV = 1,16 10[up]4[/up] K
Gruß
Tom

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von gravi » 21. Okt 2009, 18:55

Nochmals Danke für Deine Erläuterungen, die jetzt eine Menge "Licht ins Dunkel" gebracht haben.

Ich habe das mal überschlagen, Streuprozesse, die zur Zerstörung von Kernen führen konnten, können dann also lediglich in der Hadronen- bzw. noch Leptonenära stattgefunden haben, etwa 10 Sekunden nach dem Urknall waren die Photonen dann bereits zu energiearm, als dass sie noch "Unheil" anrichten konnten (T = ~1 Mrd. K). Wir befinden uns also gerade noch am Beginn der Strahlungsära, danach können für die restlichen 379 000 Jahre nur noch elastische Streuungen an den Elektronen stattfinden.

Ein wirklich interessantes Thema, muss ich schon sagen :well:

Gruß
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von wilfried » 22. Okt 2009, 17:44

Tag zusammen

Indikation: :!: beachten!! Das ist kein Stoff mehr für Anfänger, hier geht es tief in die Quantenmechanik.

das mit den Stößen von Elektronen muß ich doch kommentieren oder fortschreiben:

Grundlage ist die Theorie der Mehrkörperbewegung.
Voraussetzung: das stoßende Elektron hat eine deutlich höhere Energie als das kerngebundene Elektron.

Mit dieser Voraussetzung darf ich die Störungstheorie anwenden:
Der Operator der Gesamtenergie zweier Elektronen hat bei Vernachlässigung der Bewegungsenergie des Gesamtatoms den Operator:









bezeichnet die potentielle Energie des kerngebundenen Elektrons. Damit verbunden natürlich das zugehörige Feld des Kerns und der anderen Elektronen.

bezeichnet die Energie des einfallenden -stoßenden- Elektrons

bezeichnet die Coulomb Wechselwirkungsenergie zwischen den gebundenenund dem stoßenden Elektron.

Damit die Darstellung zumindest ein wenig überschaubar bleibt, nehme ich folgende Vereinfachung an:

Die kinetische Energie des stoßenden Elektrons sei so groß, daß deren gesamte Wechselwirkung W mit dem Atom als Störung betrachtet werden kann. Mit Hilfe dieser Voraussetzung schreibe ich die Schrödinger Gleichung an zunächst jedoch für die ungestörte Bewegung an:



Lösung:





ist die Wellenfunktion des stationären Zustands des atomar gebundenen Elektrons. Diese Wellenfunktion gehört zur Energie und bezeichnet die de Broglie Welle, welche die Bewegungsgröße des stoßenden Elektrons mit seinem Impuls beschreibt.

Interessant ist nach dieser Einführung der Größen der Übergang des Systems aus zwei Elektronen in einen anderen Zustand:



Diese Berechnung wird mit Hilfe der Übergangswahrscheinlichkeit der quantenmechanischen Übergänge unter dem Einfluß einer zeitunabhängigen Störung berechnet. Diese Energie habe ich bereits aufgeführt:


Das Matrixelement für dieser Störung für den Übergang von nach wird durch das folgende Integral berechnet:



Die beiden Differentiale bezeichnen die Koordinaten des ersten sowie des zweiten Elektrons. Rechner wir zunächst für das erste Elektron:



Dies ist das Matrixelement der Ladungsdichte für den zugehörigen Übergang n nach m. Die ermittelte Dichte ist als Mittelwert der Dichte des Zustands zu betrachten.
Auf Grund der Orthogonalität der Wellenfunktion dieses Zusands können wir dann anschreiben:



Damit haben wir die potentielle Energie des stoßenden Elektrons als Matrixelement kennengelernt. Und dies im Vernund des Feldes Kern mit dem amtomgebundenen Elektron.

Ist n=m, so ist der Stoß elastisch.

kann als Störungsenergie aufgefaßt werden. Wir können jetzt diese so gefundene Störungsenergie in die oben aufgeführte Doppelintegralgleichung übernehmen, wenn wir zusätzlich berücksichtigen:





und erhalten danach:


Darin ist:



Die beiden Vektoren und sind die Wellenvektoren des Elektrons vor und nach dem Stoß.

Ich höre hier einmal auf. Das Thema ist hier noch nicht beendet und kann weiter vervollständigt werden.
Dazu gehören dann:

- die Energie des so beschriebenen Gesamtsystems
- Die Geschwindigkeiten der Elektronen
- die Wirkungsquerschnitte
- der Streuwinkel
- eventuell Ionisierung und Auftreten von Sekundärelektronen

Ihr seht, das Thema Stoß von Elektronen ist nicht ganz so trivial.

Netten Gruß

Wilfried
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-rot E - dB / (c dt) = (4 pi k ) / c
rot B - dE/ / (c dt) = (4 pi j ) / c
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von gravi » 22. Okt 2009, 19:08

Puuh, das treibt einem ja die Schweißperlen auf die Stirn! :wink:

Wie ich es sehe, sind wir jetzt doch (wieder mal) ein wenig weit vom eigentlichen Thema abgerückt.
Moderatoren: Sollten wir zum Thema Streuung nicht ein separates Thema eröffnen und die bisherigen postings dazu dorthin verschieben? Es ist ja denkbar, dass dieses Thema dann noch fortgesetzt wird und so wird wieder der Weg zum Ursprungsthema frei.

Gruß
gravi
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von wilfried » 23. Okt 2009, 09:28

Lieber Werner

das mit dem Schweiß auf der Stirn nehme ich Dir nicht ab!

Ja, eine Neueröffung des Themas "Streuungen" ist leicht machbar. Mal sehen, was andere dazu meinen.
Wenn wir dazu positive Resonanz erhalten, machen wir das, sonst lassen wir das thema erst einmal ruhen, is irgendwer dieses beginnt.

Netten Gruß

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von tomS » 23. Okt 2009, 13:27

Die Streuung sollten wir auf jedenfall abtrennen; sie ist mathematisch recht komplex, allerdings benötigt man hier im Kontext "Hintergrundstrahlung" nur die Ergebnisse, nicht die Herleitung.
Gruß
Tom

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von gravi » 26. Okt 2009, 19:07

Damit bin ich natürlich einverstanden, falls noch weitere Fragen zu den Streuprozessen auftauchen, eröffnen wir ein neues Thema, ansonsten genügt das bisher gepostete.

@Alexander und Skeltek:

Eure "Hausaufgabe" viewtopic.php?p=13975#p13975 habt Ihr bis jetzt noch nicht gelöst.
Wie wäre es denn jetzt damit? Keine Lust oder keine Idee? Jetzt aber mal ran... :compi:

Gruß
gravi
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von Alexander » 27. Okt 2009, 16:05

Das ist doch so, weil direkt nach dem Urknall, also wirklich fast am Urknall, es winzigste, mikroskopische Quantenfluktuationen gegeben hat, die dann von der Inflation auf markoskopische Skalen aufgeblasen wurden. Durch die ständig anhaltende Expansion des Kosmos haben sie sich die nächsten 379.000 Jahre ständig vergrößert und wurden schließlich nach der letzten Emission von Photonen eingefrohren, daher kommen aus bestimmten Regionen eine winzige Menge mehr Photonen?

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von tomS » 27. Okt 2009, 18:30

Ja, da hast du recht. Die Existenz einer Quantenfluktuation (Fluktuation bzgl. Energiedichte bzw. Temperatur) führt im Rahmen der Inflation sowie der weiteren Expansion dazu, dass sich diese Quantenfluktuation als Fluktuation in der kosmischen Hintergrundstrahlung bemerkbar macht.

Auch andere (ggw. noch nicht messbare) Effekte sollten derartige Fluktuationen zeigen, so z.B. der Gravitationswellen- sowie der Neutrinohintergrund. Da beide wesentlich früher entkoppeln (ihre Form also quasi "einfriert", kann man (theoretisch) über diese Fluktuationen weiter zurück zum Urknall schauen als die o.g. 380 000 Jahre.
Gruß
Tom

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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von gravi » 27. Okt 2009, 19:01

Damit bin ich auch einverstanden.
Ergänzend möchte ich aber noch bemerken, dass bis zum Alter von eben 379 000 Jahren das Universum strahlungsdominiert war und Fluktuationen von Dichte bzw. Temperatur sofort durch die diskutierten Streuprozesse geglättet wurden.

Die mit der Materie entstandene Dunkle Materie wechselwirkte jedoch nicht mit der Strahlung und konnte somit in aller Ruhe und ungestört verklumpen. Am Ende konnte sie dann gravitativ auf die Materie wirken und so zu Zonen erhöhter bzw. verminderter Dichte führen. Dies natürlich nur insofern, als es überhaupt Dunkle Materie gibt und nicht irgendein anderes Phänomen für die Beobachtungen in den Galaxien verantwortlich ist.

Schönen Gruß
gravi
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wilfried
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Re: Wo ist die Quelle der kosmischen Hintergrundstrahlung?

Beitrag von wilfried » 27. Okt 2009, 22:43

Tag zusammen
Die mit der Materie entstandene Dunkle Materie wechselwirkte jedoch nicht mit der Strahlung und konnte somit in aller Ruhe und ungestört verklumpen
da bin ich noch lange nicht sicher .... das ist erst noch zu beweisen. Wir haben inzwischen durchaus berechtigte Zweifel ob dieser mysteriösen DM!!

Netten Gruß

Wilfried
Die Symmetrie ist der entscheidende Ansatz Dinge zu verstehen:
-rot E - dB / (c dt) = (4 pi k ) / c
rot B - dE/ / (c dt) = (4 pi j ) / c
div B = 4 pi rho_m
div E = 4 pi rho_e

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