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Grundlagen der Physik
Kapitel: Standardmodell der Kosmologie
443
Zusammensetzung
des Universums
gemäß dem
Standardmodell der Kosmologie
444
Gewöhnliche Materie
im
Standardmodell
der Kosmologie
Gemäß dem Standardmodell der Kosmologie setzt sich das Universum zusammen aus ca.

ca. 73% Dunkler Energie

ca. 23% Dunkler Materie

ca. 4% Gewöhnliche Materie

ca. 0,3% Neutrinos
Lediglich die beiden leichtesten Quarks „up“ und
„down“ und die beiden leichtesten Leptonen
„Elektron“ und „Elektron-Neutrino“ sind stabil. D.h.
es gibt 6+6=12 Materieteilchen, nur 4 davon sind
stabil und nur 3 davon bauen die Elemente auf, aus
Wenn man heute von Materieteilchen spricht,
denen unsere Welt besteht.
also von den 4% alltäglicher Materie, dann
meint man damit die
Unser physikalisches Wissen über die gewöhnliche

6 Leptonen: Elektron + ElektronMaterie ist in der
Neutrino, Myon + Myon-Neutrino,

klassischen
Mechanik
(Gallilei,
Tauon + Tauon-Neutrino
und die
Newton)
samt
Elektrodynamik

6 Quarks (mit den "Flavors"): Up +
(Maxwell) und der Thermodynamik
Down, Charm + Strange, Top +

Speziellen
Relativitätstheorie
Bottom, welche die Protonen und
(Einstein)
Neutronen aufbauen

Quantenphysik (Planck, Heisenberg,
Schrödinger, Feynman, Higgs)
zusammengefasst.
Stand vom: 04.06.2016
Die jeweils aktuellste Version findet sich auf: maths2mind.com
Für dieses Werk nehmen wir u.a. §40f und §6 UrhG in Anspruch.
Es darf unentgeltlich weitergegeben, jedoch nicht verändert werden.
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Grundlagen der Physik
Kapitel: Standardmodell der Kosmologie
445
446
Dunkle Materie
im
Standardmodell der Kosmologie
Sie stammt
von Teilchen mit Masse,
setzt sich aber nicht aus
Teilchen der
gewöhnlichen Materie
des Standardmodells
der Teilchenphysik
zusammen.
Dunkle Energie
im
Standardmodell der Kosmologie
Sie hängt nicht direkt
mit Teilchen zusammen.
Die aussichtsreichsten Kandidaten sind die im supersymmetrischen
Standardmodell postulierten „leichten Superpartner“, deren Masse bei
100 Protonenmassen liegen dürfte. Ihre Masse stammt aus Mechanismen
jenseits des Higgs-Mechanismus. D.h. es handelt sich hier nicht um
Schwarze Löcher oder um ausgebrannte Sonnen, die erkaltet sind.
Die Dunkle Materie, wäre neben den 6 Leptonen und den 6 Quarks eine
dritte Materieteilchenart. Auf ihre Existenz schließt man, auf Grund der
Wirkung ihrer Gravitation auf sichtbare Himmelsobjekte. Sie muss aus
Materieteilchen bestehen, da sie Klumpen in der Größe von Galaxien
bildet.
Die dunkle Energie scheint strukturlos zu sein. D.h.: Sie besteht aus keinen
Teilchen, die sich etwa zu Galaxien zusmmenklumpen könnten. Sie
könnte, ähnlich dem Higgs Feld ein skalares Feld sein, das zur
inflationären Ausdehnung des Universums beigetragen hat, und im
Unterschied zum Higgs-Feld zwischenzeitlich stark ausgedünnt ist. Ein
solches Feld wird „Quintessenz“ genannt.
Das wichtigste Indiz für ihre Existenz ist die Tatsache, dass sich
die Expansion des Universums, nicht wie erwartet unter der Wirkung der
Gravitation verlangsamt, sonder im Gegenteil, beschleunigt.
Während die physikalische Natur der dunklen Energie unklar ist, hat sie
bereits Einstein in seiner ART (1915) als „LambdaTerm oder kosmologische Konstante“ eingeführt.
447
Neutrinos
im
Standardmodell der Kosmologie
Neutrinos sind
elektrisch neutrale
Teilchen, die eine sehr
kleine, von null
verschiedene,
Ruhemasse besitzen
Ein negatives Lambda verstärkt die Gravitation, ein positives Lambda
wirkt in Form einer „Anti-Gravitation“, ebenso wie die Dunkle Energie.
Neutrinos galten ursprünglich als masselos. Seit den 1990er belegten
Experimente eine Neutrinomasse, die weniger als ein Millionstel der
nächstgrößeren Masse, der des Elektrons, entspricht. Die Neutrinos sind
somit die leichtesten Teilchen im Standardmodell. Auch die
Neutrinomasse erklärt sich aus dem Higgs-Mechanismus, da auch sie den
schwachen Isospin als Ladung tragen.
Bevor sich die nach außen elektrisch neutralen Atome bildeten, war das
Universum im thermischen Gleichgewicht bei einer Temperatur von ca.
3.000 K da es von einem elektrisch geladenem heißen Gas (Plasma aus
freien Elektronen und Protonen) und von Photonen erfüllt war, die sich in
der GUT Ära bei der Annihilation von Materie und Antimaterie gebildet
hatten..
In der Epoche der Rekombination, also ca. 380.000 Jahre nach dem
Urknall fangen die ionisierten Atomkerne die freien Elektronen ein und
bilden Atome. Dadurch werden Strahlung und Materie entkoppelt, und
die Photonen der GUT-Ära fliegen nun ungehindert durch das
„durchsichtig“ gewordene Universum.
662
Kosmische
Hintergrundstrahlung
T  2,725 K
Die Strahlung die damals bei 3000 K ins Universum ausgesendet wurde,
hat sich durch die zwischenzeitliche Expansion des Universums auf eine
Schwarzkörperstrahlung von 2,7 K abgekühlt und wurde rotverschoben..
Die damals entstandene „kosmische Hintergrundstrahlung“ kann seit dem
Jahr 1964 als Mikrowellenstrahlung gemessen werden.
Obwohl die Strahlung hochgradig gleichförmig aus allen Richtungen des
Universums ist, gibt es dennoch kleinste Schwankungen im Bereich von
10-6 K , deren Ursache in der unterschiedlichen Dichte des Universums in
der Epoche der Rekombination gesehen wird. In Regionen aus denen die
Hintergrundstrahlung geringfügig stärker ist findet sich auch eine höhere
Massendichte (Galaxien,..) als in Regionen niederer Temperatur.
Stand vom: 04.06.2016
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