Abenteuer-Universum

Unerkannte Wechselwirkung: Die Dunkle Materie interagiert möglicherweise anders mit der Raumzeit als bislang gedacht. Demnach könnte die Dunkle Materie über eine sogenannte nichtminimale Kopplung mit der Gravitation verknüpft sein, wie Physiker postulieren. Diese zusätzliche Wechselwirkung würde erklären, warum das beobachtete Galaxienverhalten nicht richtig zum gängigen Modell der kalten Dunklen Materie passt.

https://www.scinexx.de/news/kosmos/dunk ... ersehen-2/





Könnte mir jemand "die nichtminimale Kopplung" in einfachen Worten näher bringen?

im Original https://iopscience.iop.org/article/10.3 ... 357/ac5970 steht ganz einfach

Wir zeigen, dass ein solcher Begriff, wenn er als Störung über das Standardprofil von Navarro-Frenk-White von kalten DM-Teilchen wirkt,
die dynamischen Eigenschaften von Galaxien in Bezug auf ihre gesamte radiale Beschleunigung innerhalb der Scheibe und die Rotationsgeschwindigkeit wesentlich verändern kann.
Insbesondere stellen wir fest, dass dieses NMC-Modell die gestapelten Rotationskurven (RCs) lokaler Spiralgalaxien mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten im optischen Radius, einschließlich Zwergen und Systemen mit geringer Oberflächenhelligkeit, mit einer Genauigkeit vergleichbar und in einigen Fällen sogar besser als das phänomenologische Burkert-Profil anpassen kann. ...

Das Wort "nicht-minimal" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass DM, genauer gesagt seine Gradienten, direkt an den Einstein-Tensor
gekoppelt sind. ...
Im Newtonschen Grenzwert impliziert der hier betrachtete NMC eine Modifikation der Poisson-Gleichung um einen Term L²∇²ρ
proportional zur DM-Dichte ρ .......... Goggle hat's übersetzt

wir bleiben genau so schlau wie vorher - Dip

Die Theoretiker legen ihre mathematischen Modelle flexibel an die Realität der Daten an, wie eine Haut.
Man weiß nur nicht, welche 'Haut' die richtige ist.
Wir bräuchten einfach einen direkten Nachweis...

Frank hat geschrieben: ↑

10. Mai 2022, 19:39

Unerkannte Wechselwirkung: Die Dunkle Materie interagiert möglicherweise anders mit der Raumzeit als bislang gedacht. Demnach könnte die Dunkle Materie über eine sogenannte nichtminimale Kopplung mit der Gravitation verknüpft sein, wie Physiker postulieren. Diese zusätzliche Wechselwirkung würde erklären, warum das beobachtete Galaxienverhalten nicht richtig zum gängigen Modell der kalten Dunklen Materie passt.

Könnte mir jemand "die nichtminimale Kopplung" in einfachen Worten näher bringen?

Bei der Konstruktion einer Theorie versucht man zunächst, so einfach wie möglich vorzugehen. Bsp. elektromagnetisches Feld und Elektronen:
0) die einfachste Möglichkeit ist, dass beide nicht wechselwirken => das ist offenbar falsch;
1) also nächster Versuch mit dem mathematisch einfachsten Wechselwirkungsterm => funktioniert, liefert die Maxwellsche Theorie und die QED;
2) betrachten wir nicht mehr, da (1) ausreicht

Im Artikel https://iopscience.iop.org/article/10.3 ... ac5970/pdf entspräche das der Gleichung (1) mit g-Tilde statt G-Tilde. So etwas wie mit g-Tilde gilt für alle bekannten Felder - Elektronen, Photonen … - und sollte auch für DM zutreffen. G-Tilde bedeutet etwas völlig neuartiges.

Problematisch ist, rasches für diese Kopplungen letztlich unendlich viele Möglichkeiten gibt; wir haben kein anderes Auswahlkriterium außer dass es eben einfach sein soll.

tomS hat geschrieben: ↑

12. Mai 2022, 10:13

Frank hat geschrieben: ↑

10. Mai 2022, 19:39

Unerkannte Wechselwirkung: Die Dunkle Materie interagiert möglicherweise anders mit der Raumzeit als bislang gedacht. Demnach könnte die Dunkle Materie über eine sogenannte nichtminimale Kopplung mit der Gravitation verknüpft sein, wie Physiker postulieren. Diese zusätzliche Wechselwirkung würde erklären, warum das beobachtete Galaxienverhalten nicht richtig zum gängigen Modell der kalten Dunklen Materie passt.

Könnte mir jemand "die nichtminimale Kopplung" in einfachen Worten näher bringen?

Bei der Konstruktion einer Theorie versucht man zunächst, so einfach wie möglich vorzugehen. Bsp. elektromagnetisches Feld und Elektronen:
0) die einfachste Möglichkeit ist, dass beide nicht wechselwirken => das ist offenbar falsch;
1) also nächster Versuch mit dem mathematisch einfachsten Wechselwirkungsterm => funktioniert, liefert die Maxwellsche Theorie und die QED;
2) betrachten wir nicht mehr, da (1) ausreicht

Im Artikel https://iopscience.iop.org/article/10.3 ... ac5970/pdf entspräche das der Gleichung (1) mit g-Tilde statt G-Tilde. So etwas wie mit g-Tilde gilt für alle bekannten Felder - Elektronen, Photonen … - und sollte auch für DM zutreffen. G-Tilde bedeutet etwas völlig neuartiges.

Problematisch ist, rasches für diese Kopplungen letztlich unendlich viele Möglichkeiten gibt; wir haben kein anderes Auswahlkriterium außer dass es eben einfach sein soll.

Danke für die Erklärung Tom und schön das du mal wieder hier schreibst.
Ich sehe aber, dass die Thematik meinen Horizont bei weitem überschreitet und ich hier dringend nacharbeiten muss.

Am faszinierendsten im Zusammenhang mit DM finde ich diese Möglichkeit hier:

Vielleicht finden wir deshalb keine DM-Teilchen, weil sie nicht gefunden werden können, weil sie in unserem Universum gar nicht existieren?
Vielleicht deswegen:

https://alibelian.ch/wp-content/uploads ... ild-13.jpg

Die Annahme, nämlich die Branen-Welt/Membranen könnten noch eine weitere Erklärung für dunkle Materie liefern. Auch wenn es in unserer Nähe ein Paralleluniversum gäbe, könnten wir es doch nicht sehen, da Materie auf unser Membranuniversum beschränkt ist. Stellst du dir ein Blatt Papier vor und parallel darüber ein zweitens Blatt, über dem jemand schwebt. Jede Galaxie in diesem Paralleluniversum wäre für uns unsichtbar. Aber da die Gravitation eine Folge der Krümmung des Hyperraums ist, könnte sie die Kluft zwischen Universen überspringen. Jede grosse Galaxie in diesem Universum würde über den Hyperraum von einer Galaxie in unserem Universum angezogen werden. Wenn wir dann die Eigenschaften einer unserer Galaxien messen, stellen wir fest, dass ihre Gravitationsanziehung viel stärker ist, als zu vermuten ist, denn es verbirgt ja direkt hinter ihr noch eine weitere Galaxie, die auf einer Bran ganz in der Nähe schwebt. Diese verborgene Galaxie hinter der unseren ist vollkommen unsichtbar, weil sie sich in einer anderen Dimension befindet. Einige Physiker sind sogar der Meinung, dass sich dunkle Materie möglicherweise als die von einem nahen parallelen Universum erzeugte Gravitation erklären lässt.

https://alibelian.ch/die-materie/branen ... ltiversum/
(ganz am Ende des Artikels)

Was meint ihr: Was gibt es zu dieser Stringtheorie-Branen-Multiversum-Möglichkeit zu sagen?
Wie könnte man so etwas nachweisen?

Frank hat geschrieben: ↑

12. Mai 2022, 11:33

Danke für die Erklärung Tom und schön das du mal wieder hier schreibst. :)
Ich sehe aber, dass die Thematik meinen Horizont bei weitem überschreitet und ich hier dringend nacharbeiten muss. :?

Danke.

Vielleicht ein einfacheres Beispiel: in der Elektrodynamik koppelt das elektrische Potenzial Φ an eine Ladung q in der Form q·Φ. Das entspricht der minimalen Kopplung. Eine nicht-minimale Kopplung wäre zum Beispiel q²·Φ⁶.

tomS hat geschrieben: ↑

12. Mai 2022, 20:53

in der Elektrodynamik koppelt das elektrische Potenzial Φ an eine Ladung q in der Form q·Φ. Das entspricht der minimalen Kopplung. Eine nicht-minimale Kopplung wäre zum Beispiel q²·Φ⁶.

Was in dem Paper da dann versucht wird... wäre das dann so etwas wie eine fast-minimale Kopplung?
Mein Gedanke dahinter: Wenn das Einfachste nicht funktioniert, dann probiert man das Nächst-Einfachste, ob das besser geht?

Wäre so etwas überhaupt mit der ART vereinbar?
Ich meine, am Ende ist doch alle Materie per E = mc^2 Energie und (bewegt) ansonsten halt Impuls? Warum sollte irgendeine Art der Materie (bzw. von Teilchen) anders mit der RZ verflochten sein, als im Energie-Impuls-Tensor beschrieben?

Nicht mal das nächst-einfache ist einfach zu definieren ;-)

Die Kopplungen der ART für die „reine Geometrie“ sowie irgendwelche Felder … an die Geometrie sehen immer gleich aus:

L(g) + L(…, g)

L(g) = R

L(…, g) wie in der SRT, jedoch mit dynamischer Metrik g

R ist der Krümmungsskalar.

L(…,g) ist auch dadurch eingeschränkt, dass man keine Kopplungen einführen darf, die schon im Labormaßstab von den bekannten experimentellen Befunden abweichen.

Was kann man erweitern?


L(g) = f(R)

also kompliziertere Funktionen der Krümmung. Das funktioniert für die „DM“ nicht gut, wenn die „DM“ und die normale Materie unterschiedlich im Raum verteilt sind; Stichwort Bullet-Cluster. Das trifft auch auf MOND u.ä. zu.


L(…, ???, g)

Einführung „echter“ DM, also neuer Felder ???, z.B. mittels SUSY, jedoch immer noch nach dem Konstruktionsprinzip L(…, ???, g) wie in der SRT.


Nun packen die Kollegen noch eins drauf, indem sie zunächst normale und DM einfachstmöglich koppeln an die Geometrie koppeln und anschließend beide untereinander komplizierter, d.h.

L(…, ???, g) = L(…, g) +L(???, g) + L(…, ???, T(…), g)

wobei T(…) für Energie, Impuls und Druck der normalen Materie steht.

In https://arxiv.org/pdf/2102.03873.pdf geben sie ein paar Argumente, warum dies sinnvoll erscheint, letztlich kann man sich aber zig Kombinationen der obigen Ansätze ausdenken. Warum das eine besser sein soll als das andere ist Geschmacksache.

tomS hat geschrieben: ↑

12. Mai 2022, 20:53

Frank hat geschrieben: ↑

12. Mai 2022, 11:33

Danke für die Erklärung Tom und schön das du mal wieder hier schreibst.
Ich sehe aber, dass die Thematik meinen Horizont bei weitem überschreitet und ich hier dringend nacharbeiten muss.

Danke.

Vielleicht ein einfacheres Beispiel: in der Elektrodynamik koppelt das elektrische Potenzial Φ an eine Ladung q in der Form q·Φ. Das entspricht der minimalen Kopplung. Eine nicht-minimale Kopplung wäre zum Beispiel q²·Φ⁶.

Nochmals Danke, so wird es etwas verständlicher.
Du schreibst weiter oben das es im Prinzip aber unendliche Möglichkeiten gibt. Dann hängt ja, wenn man die Sache weiter verfolgt am Zufall, ob hier jemals etwas gefunden wird?
(Unendlich ist sehr lange, habe ich mir sagen lassen.....)

seeker hat geschrieben: ↑

12. Mai 2022, 14:01

Was meint ihr: Was gibt es zu dieser Stringtheorie-Branen-Multiversum-Möglichkeit zu sagen?
Wie könnte man so etwas nachweisen?

Das ist wirklich , würde es doch erklären, warum die DM so mit überhaupt nichts wechselwirkt. Vielleicht ist das Materie von einer Galaxien aus einem Paralelluniversum und außer der Gravitation(von der man ja auch bis jetzt "nur" ihre Wirkung kennt) gibt es eben keine Wechselwirkung, weil unterschiedliche Materie aus zwei "Welten", eben nicht wechselwirken kann?
Materie /Antimatrie kennen wir ja, aber wie muss sich denn eine anders "gestrickte" Materie denn überhaupt vorstellen?

- Ist da Wasserstoff H4, oder H1 ?
- Findet das alles auf Ebene der Quarks statt?
- Ist das wie eine "Spender-Niere, die im Grunde ja auch eine Niere ist, aber zum Menschen passen muss, sonst stößt sie der Körper ab?

So , jetzt habe ich genug Unsinn geredet, jetzt raucht mir der Kopf und es fängt sich langsam zu drehen.......

@Tom:
Danke für die Ausführung.
Ich denke zur Einordnung: Ja... so ist das halt... Aber was sollen die Leute auch anderes machen? Sie versuchen halt theoretische Möglichkeiten aus, die irgendwo aus gewisser Perspektive einleuchtend erscheinen und zu den heute gegebenen Daten passen. Und hoffen, dass damit die Empirie in die richtige Richtung gestoßen wird und dann irgendwann wird liefern können.
Wir müssen also leider wieder einmal auf die Empirie warten. So beeindruckend deren Leistungen heute auch sind, es wird bei manchen Dingen halt schon extrem schwierig. Leider.

Nicht mal das nächst-einfache ist einfach zu definieren

Das hatte ich fast schon befürchtet...

Frank hat geschrieben: ↑

13. Mai 2022, 14:15

Das ist wirklich , würde es doch erklären, warum die DM so mit überhaupt nichts wechselwirkt. Vielleicht ist das Materie von einer Galaxien aus einem Paralelluniversum und außer der Gravitation(von der man ja auch bis jetzt "nur" ihre Wirkung kennt) gibt es eben keine Wechselwirkung, weil unterschiedliche Materie aus zwei "Welten", eben nicht wechselwirken kann?

In dem Szenario kann sie nicht wechselwirken, weil sie sich nicht in derselben RZ befindet, weil sie "ganz woanders" ist. Die Kraft-Austauschteilchen können so eine Barriere nicht überwinden, also auch keine Wechselwirkung. Einfache Sache eigentlich...
Nun soll nach dem Vorschlag die Gravitation das aber können. Das kann man wohl auch begründen, ist ja eh nur eine Scheinkraft... so weit so gut.

Meine Überlegung nun dazu... und da wirds dann für mich interessant:

WENN das so wäre, dass die Gravitation sozusagen in Pralleluniversen zu einem gewissen Teil "entweichen" könnte/würde, dann müsste man das im Prinzip auch messen können, dann dürfte die Gravitation m.E. NICHT exakt mit r^2 abnehmen, sondern müsste etwas schneller abnehmen (r ist der Abstand zur Gravitationsquelle).

Anmerkung dazu:
Die Gravitation nimmt deshalb mit r^2 ab, weil wir drei Raumdimensionen in unserem Universum haben.
Hätte unser Universum beispielsweise 6 Raumdimensionen, dann würde die Gravitation mit r^5 abnehmen (immer -1).

Würde eigentlich ohne DM & DE das kosmologische Standardmodell wanken oder fallen?

Pippen hat geschrieben: ↑

16. Mai 2022, 20:18

Würde eigentlich ohne DM & DE das kosmologische Standardmodell wanken oder fallen?

Ich würde sagen, das ist heute notweniger Bestandteil des kosmologischen Standardmodells.
Ohne diese Zutaten wäre ein wichtiger Teil der Beobachtungen kaum mit der Theorie in Einklang zu bringen.
Wobei es völlig normal ist: Jedes Modell hat ungeklärte Fragen und Probleme - sonst wäre man ja fertig.
Und es gibt eben auch Fragen, die man erst stellen kann, wenn man so ein Modell als Grundlage hat.

Es gibt nämlich unterschiedliche Formen des Nicht-Wissens:

a) Wir wissen etwas nicht.
D.h.: Wir wissen hier wenigstens die Frage.

b) Wir wissen nicht, dass wir etwas nicht wissen.
D.h.: Wir wissen hier nicht einmal die Frage.

Und viele Antworten, die wir finden, überführen ein b) in ein a) und führen so zu neuen Fragen... so geht wissenschaftlicher Fortschritt.