{"id":641,"date":"2023-12-13T12:15:14","date_gmt":"2023-12-13T12:15:14","guid":{"rendered":"https:\/\/weltgeschichte.de\/?p=641"},"modified":"2024-05-31T13:52:18","modified_gmt":"2024-05-31T13:52:18","slug":"bausteine-des-universums-sichtbare-dunkle-materie-energie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/weltgeschichte.de\/bausteine-des-universums-sichtbare-dunkle-materie-energie\/","title":{"rendered":"Bausteine des Universums: Sichtbare\/Dunkle Materie &amp; Energie"},"content":{"rendered":"\n<p>In diesem Artikel tauchen wir ein in die faszinierende Komplexit\u00e4t des Universums. <\/p>\n\n\n\n<p>Wir beginnen mit Einsteins revolution\u00e4rer Formel E = mc\u00b2, die unser Verst\u00e4ndnis von Materie und Energie grundlegend ver\u00e4nderte, und erforschen die tiefen Geheimnisse der dunklen Materie und dunklen Energie, die das Universum zusammenhalten und sein Wachstum antreiben. <\/p>\n\n\n\n<p>Unser Weg f\u00fchrt uns durch die erstaunliche Vielfalt des Kosmos, von den kleinsten Elementarteilchen bis zu den gigantischen Galaxienhaufen, die das Gewebe des Universums bilden.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group boxed is-vertical is-layout-flex wp-container-core-group-is-layout-1 wp-block-group-is-layout-flex\">\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Das Wichtigste in K\u00fcrze<\/h3>\n\n\n\n<ul>\n<li><strong>Materie und Energie:<\/strong> Gem\u00e4\u00df Einsteins Formel E = mc\u00b2 sind Materie und Energie eng miteinander verbunden. Das Universum besteht aus sichtbarer Materie (6,2 %) und dunkler Materie (24,8 %), sowie aus Energie.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Dunkle Materie:<\/strong> Dunkle Materie, die 24,8 % des Universums ausmacht, ist nur durch ihre Gravitationskraft erkennbar. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Struktur und Dynamik von Galaxien.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Dunkle Energie:<\/strong> Mit 69 % den gr\u00f6\u00dften Anteil des Universums bildet die Dunkle Energie, die f\u00fcr die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist. Ihre Natur bleibt ein zentrales Mysterium in der Astrophysik.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Forschungsfortschritt:<\/strong> Moderne Forschungsinstrumente wie der Large Hadron Collider (LHC) und theoretische Modelle erweitern st\u00e4ndig unser Verst\u00e4ndnis des Universums und seiner verschiedenen Komponenten.<\/li>\n<\/ul>\n<\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Einf\u00fchrung<\/h2>\n\n\n\n<p>Alles, was im Universum existiert, geh\u00f6rt in die Kategorien<\/p>\n\n\n\n<ul>\n<li><strong>\u201esichtbare und dunkle Materie<\/strong><strong>\u201c<\/strong> oder<\/li>\n\n\n\n<li><strong>\u201eEnergie<\/strong><strong>\u201c<\/strong>.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<p>Materie (m) und Energie (E) sind miteinander verkn\u00fcpft. <strong>Die \u00c4quivalenz von Masse und Energie oder kurz E = mc\u00b2 ist ein 1905 von Albert Einstein im Rahmen der Speziellen Relativit\u00e4tstheorie entdecktes Naturgesetz<\/strong><strong>.<\/strong> <\/p>\n\n\n\n<p>Diese ber\u00fchmte Einstein-Formel, in der der Buchstabe c f\u00fcr die Lichtgeschwindigkeit steht, besagt, dass die Masse und die Ruheenergie eines Objekts zueinander proportional sind: Darin ist die Lichtgeschwindigkeit. Wegen dieser \u201e\u00c4quivalenz\u201c k\u00f6nnen Physiker Energie und Materie mit der gleichen Ma\u00dfeinheit versehen und dann mengenm\u00e4\u00dfig miteinander vergleichen. <\/p>\n\n\n\n<p>Dadurch haben die Astrophysiker heute schon eine recht genaue Vorstellung von den <strong>Bausteinen des Universums<\/strong> zum gegenw\u00e4rtigen Zeitpunkt, w\u00e4hrend in der Fr\u00fchzeit des Universums, d.h. zum Zeitpunkt der Entkopplung der Materie von der Hintergrundstrahlung, die Zusammensetzung noch wesentlich anders war.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Harald Lesch und Josef M. Ga\u00dfner<\/strong> haben in ihrem Buch: \u201e<em>Weltall und das Leben: Vom Nichts bis heute Morgen\u201c<\/em> (Komplett-Media) in einem kurzweiligen Dialog den aktuellen Stand der Wissenschaft so verst\u00e4ndlich und anschaulich wie nur m\u00f6glich beschrieben. Das Universum entsteht aus dem Nichts und l\u00e4dt zum Staunen ein. <\/p>\n\n\n\n<p>Der ewige Kreislauf aus Strukturbildung und kosmischen Katastrophen l\u00e4sst faszinierende Objekte werden und vergehen. Sternengeburt und Sternentod reihen sich aneinander, bis hin zu einer wundersamen Metamorphose \u2013 der <strong>Selbstorganisation von toter Materie zu lebenden Organismen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Sichtbare Materie: Der 6,2%-Baustein des Universums<\/h2>\n\n\n\n<p>Das Universum ist komplex und kompliziert. Dabei stellen wir \u201eNormalb\u00fcrger\u201c uns als \u201e<strong>Materie<\/strong>\u201c (lateinisch materia, Stoff) nur all dasjenige vor, das wir kennen und wahrnehmen k\u00f6nnen: etwa in Gestalt Menschen, Steinen, Ozeanen, ja unserer ganzen Erde, allen Planeten, Monden und Sternen. <\/p>\n\n\n\n<p>In den Naturwissenschaften hingegen wird der Begriff <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Materie\" data-type=\"link\" data-id=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Materie\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Materie<\/a> verwendet, um all das zu beschreiben, aus dem <strong>physische K\u00f6rper<\/strong> bestehen k\u00f6nnen, wie chemische Substanzen und Materialien sowie deren elementare Bestandteile. Diese repr\u00e4sentieren etwa <strong>6,2 % der gesamten Masse-Energie-Dichte des Universums<\/strong>.\u00a0<\/p>\n\n\n\n<p>Physiker widmen sich der Untersuchung der Zusammensetzung, der strukturellen Eigenschaften und der Bewegungsdynamik verschiedener Materieformen. <strong>In der klassischen Physik ist Materie definiert als alles, was Raum einnimmt und Masse besitzt, im Gegensatz zu Vakuum und Kraftfeldern<\/strong>, die keine Masse aufweisen, sondern als leere Raumzust\u00e4nde betrachtet werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Konzepte von Materie haben sich durch die Relativit\u00e4tstheorie und die Quantenmechanik wesentlich erweitert und differenziert. Heutzutage ist der Materiebegriff nicht mehr klar gegen\u00fcber den Konzepten von Vakuum und Feldern abgegrenzt.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>In seiner spezifischsten Definition umfasst Materie gegenw\u00e4rtig alle Elementarteilchen mit einem Spin von 1\/2, einschlie\u00dflich Quarks und Leptonen, sowie die aus diesen Partikeln gebildeten Strukturen wie Atome, Molek\u00fcle und alle Formen von Aggregatzust\u00e4nden, von fest bis gasf\u00f6rmig, und erstreckt sich bis zu astronomischen Objekten wie Sternen und Galaxien.<\/p>\n\n\n\n<p>Fragt man nach der \u201e<strong>Materie im Universum\u201c<\/strong>, so betrifft dies also nicht nur Sonne, Mond und Sterne, sondern (von lateinisch universus \u201agesamt&#8217;): <strong>\u201ealles\u201c, vom Allerkleinsten bis zum Allergr\u00f6\u00dften<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<p>Mit meiner laienhaften Vorstellung will ich daher versuchen, den Aufbau der Materie m\u00f6glichst kurz zusammenzufassen:<\/p>\n\n\n\n<ul>\n<li>von den kleinsten Elementarteilchen der Materie<\/li>\n\n\n\n<li>bis hin zu den gr\u00f6\u00dften Zusammenballungen der Materie in den gro\u00dfen Gallaxiehaufen der wabenartigen Struktur des Universums, mit wahrscheinlich vielen Milliarden Galaxien und gigantischen Sternansammlungen von jeweils etwa 100 Milliarden Sternen.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Dunkle Materie: Der 24,8%-Baustein des Universums<\/h2>\n\n\n\n<p><strong>Die Existenz Dunkler Materie<\/strong> wurde schon von dem franz\u00f6sische Astronomen <strong>Pierre-Simon (Marquis de) Laplace<\/strong> (*1749; \u20201827) um 1800 diskutiert.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Albert Einstein<\/strong> hat dann die Existenz <strong>Dunkler Materie<\/strong> und sog. <strong>Schwarzer L\u00f6cher<\/strong> als Bestandteil des Universums vorhergesagt, denn seiner Allgemeinen Relativit\u00e4tstheorie zufolge verformt eine ausreichend kompakte Masse die Raumzeit so stark, dass sich ein <strong>Schwarzes Loch<\/strong>&nbsp;bildet.<\/p>\n\n\n\n<p>Auch <strong>Stephen Hawking<\/strong> hat die Theorie von Einstein dann weiter pr\u00e4zisiert und in seinem 1988 erschienenen Bestseller <em>\u201e<strong>A Brief History of Time<\/strong>\u201c<\/em> (\u201e<em>Eine kurze Geschichte der Zeit\u201c<\/em> \u2013 Rowohlt Taschenbuch Verlag) seine Theorien zur Entstehung Schwarzer L\u00f6cher n\u00e4her beschrieben: <strong>\u201eDunkle Materie\u201c bzw. \u201eSchwarze L\u00f6cher\u201c<\/strong> sind Objekte, deren Gravitation so extrem stark ist, dass aus diesem Raumbereich keine Materie und kein Lichtsignal nach au\u00dfen gelangen kann. Dabei kann man sie nicht einmal sehen. Sie verschlucken alles, was ihnen in den Weg kommt, sogar das Licht.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>James Peebles<\/strong>, hat schlie\u00dflich in seinen Ideen zum Aufbau des Weltalls theoretische Vorhersagen dazu gemacht, dass <strong>Dunkle Materie aus Elementarteilchen<\/strong> bestehen k\u00f6nnte. Im Jahr 2019 erhielt er f\u00fcr seine grundlegenden Erkenntnisse zur Entwicklung des Universums eine H\u00e4lfte des Physik-Nobelpreises.<\/p>\n\n\n\n<p>Die \u201e<strong>Dunkle Materie<\/strong><strong>\u201c<\/strong> verr\u00e4t sich nur \u00fcber ihre Gravitationskraft. Rotierende Spiralgalaxien zum Beispiel fliegen nur deshalb nicht auseinander, weil es in ihnen au\u00dfer den leuchtenden Sternen auch noch Dunkle Materie gibt, die gleichsam als Kitt das ganze Gebilde per Schwerkraft zusammenh\u00e4lt. <\/p>\n\n\n\n<p><strong>Woraus die Dunkle Materie im All besteht, ist eine ungekl\u00e4rte Frage.<\/strong> Doch die Physiker haben dazu immerhin einige Ideen, die experimentell mithilfe von Teilchenbeschleunigern best\u00e4tigt werden k\u00f6nnten. Die Suche nach diversen Kandidaten f\u00fcr Dunkle Materie hat begonnen.<\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"316\" height=\"178\" src=\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/12\/image-38.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-649\" srcset=\"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/12\/image-38.png 316w, https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-content\/uploads\/2023\/12\/image-38-300x169.png 300w\" sizes=\"(max-width: 316px) 100vw, 316px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Die Spiralgalaxie Messier 81. Dunkle Materie h\u00e4lt sie zusammen<br>Copyright: NASA<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n<p>Wie bereits dargestellt, dehnt sich das Universum nicht nur immer weiter aus, vielmehr verl\u00e4uft dieser Prozess sogar beschleunigt. F\u00fcr diese Erkenntnis wurden im Jahr 2011 drei Wissenschaftler mit dem Nobelpreis f\u00fcr Physik ausgezeichnet. <\/p>\n\n\n\n<p>Um das immer rasanter werdende Aufbl\u00e4hen des Weltalls erkl\u00e4ren zu k\u00f6nnen, proklamierten Astrophysiker die Existenz einer hypothetischen, im Vakuum selbst steckenden Energie. Sie wurde auf den Namen <strong>\u201eDunkle Energie<\/strong><strong>\u201c<\/strong> getauft und ist bis heute mysteri\u00f6s geblieben. <\/p>\n\n\n\n<p>Deshalb sind neue Erkenntnisse hier nicht nur nicht ausgeschlossen, sondern geradezu erw\u00fcnscht. Denn es gibt sogar Wissenschaftler, die die Existenz der Dunklen Energie bezweifeln. Dies ist zwar eine Minderheitenmeinung, doch Forscher der Yonsei-Universit\u00e4t in Seoul sowie der Universit\u00e4t von Lyon sind davon \u00fcberzeugt, dass alle bisherigen Berechnungen zur Dunklen Energie von falschen Pr\u00e4missen ausgehen.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Inzwischen ist bewiesen, dass es die Dunkle Materie tats\u00e4chlich gibt und dass sie 24,8 % der gesamten Materie des Universums ausmacht. <\/strong>Die Wissenschaftler entdeckten die <strong>Dunkle Materie<\/strong>, als sie die Umlaufbahnen von Sternen in Galaxien beobachteten. <\/p>\n\n\n\n<p>Dabei bemerkten sie, dass Galaxien mehr als nur die sichtbare Materie enthalten m\u00fcssen. Da die Schwerkraft mit der Entfernung nachl\u00e4sst, m\u00fcssten der Gravitationstheorie zufolge Himmelsk\u00f6rper das massereiche Zentrum einer Galaxie umso langsamer umkreisen, je weiter au\u00dfen ihre Bahn verl\u00e4uft. <\/p>\n\n\n\n<p>Tats\u00e4chlich aber bewegen sich die Sterne auf jeder Bahn ann\u00e4hernd gleich schnell. Deshalb m\u00fcssen also weitere Gravitationskr\u00e4fte wirken, die durch eine nicht sichtbare Form von Materie hervorgerufen werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Dort drau\u00dfen muss es daher noch etwas anderes geben als die bereits bekannten Teilchen \u2013 etwas, das die Forscher \u201e<strong>Dunkle Materie<\/strong>\u201c getauft haben. Nach ihr wird weiterhin gesucht, aber nicht nur in den Weiten des Weltalls, sondern auch in den Tiefen des CERN. <\/p>\n\n\n\n<p>Wissenschaftler suchen deshalb im Teilchenbeschleuniger \u201e<strong>Large Hadron Collider\u201c (LHC)<\/strong> nach weiteren Partikeln \u2013 und simulieren daf\u00fcr den Urknall. Neben vielen anderen Experimenten sind die CERN-Physiker einem der gr\u00f6\u00dften R\u00e4tsel der Teilchen-Physik auf der Spur: dieser Dunklen Materie und den sog. <strong>Schwarzen L\u00f6chern<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Dunkle Energie: Der dominierende 69%-Baustein des Universums<\/h2>\n\n\n\n<p>Es war irgendwann im Fr\u00fchling 1998, als ein internationales Forscherteam erstmals systematische Beobachtungen ferner Sternexplosionen auswertete. Die Astronomen waren und sind noch heute ebenso fasziniert wie verwirrt von den Daten, die buchst\u00e4blich die Welt bewegen. <\/p>\n\n\n\n<p>Denn von dem allergr\u00f6\u00dften Teil des Universums, d.h. der unsichtbaren Dunklen Materie mit 24,8 % und der Dunklen Energie mit 69 %, insgesamt also 93,8 % des Masse-Energie-Inhalt des Universums wissen wir mithin bislang nicht, woraus es besteht. Den weitaus gr\u00f6\u00dften Anteil an der <strong>Gesamtdichte von Materie und Energie<\/strong> im Universum macht also ein Energiefeld aus, das den Kosmos beschleunigt auseinandertreibt.<\/p>\n\n\n\n<p>In den 1980er Jahren geriet die Kosmologie in eine Krise, weil die Messdaten zur <strong>Hintergrundstrahlung<\/strong> nicht mit den theoretischen Modellen in Einklang standen. Den mathematischen Ausdruck f\u00fcr diese geheimnisvolle \u201eDunkle Energie\u201c des Raumes hatte bereits Albert Einstein in die Gleichungen der \u201eAllgemeinen Relativit\u00e4tstheorie\u201c eingef\u00fchrt \u2013 wenngleich er damit urspr\u00fcnglich ein nicht expandierendes Weltall konstruieren wollte. <\/p>\n\n\n\n<p>Es ist abstrakte Mathematik, mit der sich die ganze Welt, von den kleinsten Teilchen bis hin zu den gr\u00f6\u00dften Strukturen im Universum, beschreiben lassen soll. Eigentlich sollte die gegenseitige Anziehung der Materie die Ausdehnung des Kosmos langsam abbremsen, doch stattdessen expandiert er immer schneller. Bisher wei\u00df niemand, was f\u00fcr die zunehmende Expansion verantwortlich sein k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n<p>Eigentlich sollte die gegenseitige Anziehung der Materie die Ausdehnung des Kosmos langsam abbremsen, doch stattdessen expandiert er immer schneller. Bisher wei\u00df niemand, was f\u00fcr die zunehmende Expansion verantwortlich sein k\u00f6nnte. <\/p>\n\n\n\n<p>Dies veranlasste <strong>James Peebles<\/strong>, der am 10.12.2019 in Stockholm den Physik-Nobelpreis erhielt, 1984 zu seiner vielleicht gr\u00f6\u00dften wissenschaftlichen Leistung und einem radikalen Schritt: Er rehabilitierte Einsteins \u201eEselei\u201c und f\u00fchrte die urspr\u00fcnglich von <strong>Albert Einstein<\/strong> ersonnene sog. <strong>kosmologische Konstante<\/strong> wieder ein. <\/p>\n\n\n\n<p>Die <strong>\u201ekosmologische Konstante\u201c<\/strong> genannte Kraft wurde dann 1998 von Michael S. Turner in der Kosmologie unter der Bezeichnung <strong>\u201eDunkle Energie<\/strong><strong>\u201c<\/strong> als eine hypothetische Form dieser Energie eingef\u00fchrt. Diese \u201eDunkle Energie\u201c wirkt der anziehenden Kraft der Gravitation entgegen und soll die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums erkl\u00e4ren. Sie ist daher auch ein wichtiger Parameter in Modellen zur Strukturbildung im Universum.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Schlussgedanken<\/h2>\n\n\n\n<p>Von den kleinsten Teilchen bis zu den gro\u00dfartigsten Galaxien spiegelt unser Verst\u00e4ndnis des Universums eine Geschichte kontinuierlicher Entdeckung und Bewunderung wider. <\/p>\n\n\n\n<p>Die Reise von der sichtbaren Materie zu den r\u00e4tselhaften Konzepten der dunklen Materie und Energie reflektiert die sich entwickelnde Natur wissenschaftlicher Untersuchungen. <\/p>\n\n\n\n<p>Mit dem Fortschritt der Forschung, mit Werkzeugen wie dem LHC und anhaltenden theoretischen Fortschritten, vertieft sich unsere Wahrnehmung der Zusammensetzung des Universums und illustriert die sich st\u00e4ndig entfaltenden Geheimnisse des Kosmos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>In diesem Artikel tauchen wir ein in die faszinierende Komplexit\u00e4t des Universums. Wir beginnen mit Einsteins revolution\u00e4rer Formel E = mc\u00b2, die unser Verst\u00e4ndnis von Materie und Energie grundlegend ver\u00e4nderte, und erforschen die tiefen Geheimnisse der dunklen Materie und dunklen Energie, die das Universum zusammenhalten und sein Wachstum antreiben. Unser Weg f\u00fchrt uns durch die&#8230;<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":650,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_kadence_starter_templates_imported_post":false,"_kad_post_transparent":"","_kad_post_title":"","_kad_post_layout":"","_kad_post_sidebar_id":"","_kad_post_content_style":"","_kad_post_vertical_padding":"","_kad_post_feature":"","_kad_post_feature_position":"","_kad_post_header":false,"_kad_post_footer":false,"footnotes":""},"categories":[11],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/641"}],"collection":[{"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=641"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/641\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":854,"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/641\/revisions\/854"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/650"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=641"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=641"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/weltgeschichte.de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=641"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}