Dark Matter - Dunkle Materie

´Normale´ Materie sieht man, mit ihr kann man ´Chemie´ machen und sie ist attraktiv

Dunkle Materie ist nur attraktiv.

Die Beobachtungsergebnisse waren eindeutig:  Einerseits zeigten einige Sterne in der Nähe des Kerns einiger Galaxien extreme Bahnkurven und andererseits bewegten sich die Galaxienarme nicht wie erwartet.
Um die Allgemeine Relativitätstheorie nicht in Frage zu stellen, musste die Physik enorme Mengen unsichtbarer, deshalb ´dunkler´ Materie erfinden.
Die seltsamen Bahnkurven nahe dem Galaxienkern werden heute in der Regel mit dort vermuteten Schwarzen Löchern erklärt. Das seltsame Verhalten der Galaxisarme aber konnte nur mit enormen Mengen Dunkler Materie, die ganz speziell in den Armen verteilt und zur Galaxienmitte hin immer dichter sein muss, erklärt werden... Schaut einfach hier nach, wenn Ihr mehr dazu wissen möchtet.

Der Begriff ´Dunkle Materie´ steht nicht für eine Substanz, sondern für eine beobachtete Wirkung. Wir nennen das nur ´Dunkle Materie´, weil wir Gravitation (die wechselseitige Attraktion) ausschließlich mit der für uns sichtbaren schweren Materie verbinden. Eine Gravitationswirkung ohne materielle Ursache ist für uns nicht vorstellbar - und tatsächlich störte das auch die Physiker.

Der Zusammenhalt der materiellen Objekte der QM beruht auf objektinternen Kräften. Mit Hilfe von Normierungsverfahren kann die QM, ohne eine Wechselwirkung des Außen/des Welthintergrundes mit dem Objekt in Betracht zu ziehen, korrekt rechnen. Der Raum der Quantenmechanik (das Quantenvakuum) hat immer einen positiven Energiegehalt. Aus diesem Quantenvakuum heraus entsteht unablässig neue Materie, die sich aber sofort wieder darin auflöst - wie Schaumkämme im Ozean. Siehe zum Beispiel hier.

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Wir kommen nun einerseits zu einem anschaulichen Bild für einen Prozess, der eine enorme, sehr lokal konzentrierte Gravitation hervorbringt - dem ´Schwarzes Loch´ und im weiteren zum Bild eines Prozesses, der für die seltsame, wagenradartige Bewegung ganzer Galaxien verantwortlich sein könnte.

 
Zuerst zu den Schwarzen Löchern:

Schwarze Löcher zeichnen sich durch eine enorme  Attraktivität aus, die von einem extrem kleinen Raumbereich (Schwarzschild-Radius) ausgeht, den man nicht direkt ´sehen´kann.
Dunkle Materie wird entsprechend den Beobachtungen vorwiegend dort vermutet (im Bild unten dunkelblau)

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Wie kann ein Prozess aussehen, der Dunkle Materie hervorbringt?

Wir haben oben gelesen, dass aus dem Quantenvakuum heraus Materie entstehen kann. Beim Entstehens von Materie aus dem Quantenvakuum würde also ein Teil von dessen Energie (Impuls) diesem Vakuum entzogen und zu schwerer Materie ´kondensieren´.
Sofern diese Materie sich sofort wieder in das Quantenvakuum hinein auflöst, wird das auf den Energiegehalt des Quantenvakuums an dieser Stelle keine Auswirkung haben.

Wenn aber Materie aus Vakuumenergie heraus entsteht und nicht sofort wieder zerfällt, dann müsste sich der Energiegehalt des Quantenvakuums in diesem Raumausschnitt deutlich verringern.
Nun kann man die Wirkung der Vakuumenergie als ein Art Druck ansehen, der von der Umgebung auf einen Raumausschnitt einwirkt und von diesem aus auch wieder in die Umgebung zurück wirkt.
Wenn aber ein Teil der Vakuumenergie in einem Raumausschnitt zu neuer Materie kondensiert ohne sofort wieder zu zerfallen, dann würde diese Vakuumenergie um den Betrag fallen müssen, der nun in der kondensierten Materie steckt.

Um zu einer Vorstellung des Prozesses zu kommen, bemühen wir wieder das hier beschriebenen Wechselwirkungsprinzip, nach dem Raum und Materie eine untrennbare Einheit bilden.

Schwere Materie, das ist ein in einem von Impuls tragenden Objekten erfüllten Raum stabil und resonant  schwingendes Wellenpaket. So sieht es auch die Quantenmechanik, nur nennt man da das materielle Objekt oft nicht Wellenpaket oder Resonanz, sondern harmonischer Oszillator .

In diesem Modell der Gravitation müsste ein Raumausschnitt, in dem sich aus Vakuumenergie Materie bildet  auf seine Umgebung sehr, sehr anziehend wirken.
Diese Gravitation wäre Folge des Akkumulierens von viel Impuls. Von Außen kann man diese Materiebildung nicht unbedingt ´sehen´, denn ein schwarzes Loch lässt auch keine Lichtstrahlen nach Draußen - aber die starke Anziehungskraft wäre klar erkennbar.
Wir haben die enorme Energiedichte von schwerer Materie bereits hier veranschaulicht.
Die neu kondensierte Materie müsste dann natürlich irgendwohin kommen. Entweder das Schwarze Loch akkumuliert sie in sich und wird dabei größer. Oder es gibt einen Prozess, in dem ein Teil der Materie wieder seinen Horizont verlassen kann. Vielleicht als Materie-Jet, der orthogonal zur Rotationsebene des Black Hole in den Raum geht?  Diese jets kennen wir ja inzwischen auch.


 
Zu den Spiralgalaxien

Wenn ein ausgedehntes, von Gravitation zusammengehaltenes System rotiert, erwarten wir, dass die äußeren Objekte sich langsamer bewegen als die Inneren. Schließlich muss die Gravitation sich mit den Fliehkräften die Waage halten. Ansonsten stürzt das Objekt entweder ins Zentrum oder es fliegt ganz davon. Die Gravitation nimmt von Innen nach Außen ab - ergo muss auch die Rotationsgeschwindigkeit, welche  die Fliehkraft erzeugt nach Außen hin abnehmen.

Die Beobachtung von Spiralgalaxien zeigt aber oft, dass die Galaxien sich verhielten wie ein Wagenrad - sie waren steif!
Derartige Beobachtungen veranlaßten letzten Endes die Physik zur Einführung von Dark Matter, der Dunklen Materie. Sie sollte in den Armen eingebettet sein und so die Steifheit des gesamten Gebildes zu Stande bringen.
Es gibt Animationen dazu im Netz und auch Grafiken in 3D, wie und in welcher Konzentration die Dunkle Materie in den Galaxisarmen lokalisiert sein müsste, um das beobachteten Verhalten zu bewirken. Siehe zum Beispiel hier.

Nun ist Gravitationswirkung von Masse in unserer Darstellung das Ergebnis der sehr schwachen Wechselwirkung  (10^-120Impuls -> Drehimpuls) der Impulsströme des Hintergrundes mit schwerer Materie. Von der schweren Materie geht ein veränderter Impulsstrom zurück in den Raum. Das Verhältnis von Impuls zu Drehimpuls der ITO ist nach der WW zu Gunsten des Drehimpulses verändert, was sich in der attraktiven Wirkung auf andere schwere Materie ( Gravitation) und auch auf die im Raum unterwegs befindlichen Lichtwellen auswirkt (Lichtablenkung im Schwerefeld).

Die Eigenschaften des Quantenvakuums werden also durch die Wechselwirkung mit der darin befindlichen schweren Massen verändert. Ein Teil des Impulses der ITO wird zu Drehimpuls, während die Gesamtenergie pro Raumvolumen i. W. gleich bleibt.
Je tiefer man in Materieansammlungen wie eine Galaxis oder Sternhaufen eintaucht, desto häufiger sind die ITO aus dem Welthintergrund bereits mit Materie der Galaxis in Wechselwirkung getreten. Jedes mal wird es dabei zu einer weiteren Verschiebung des Verhältnisses Impuls -> Drehimpuls kommen.
Im Inneren solcher Materieansammlungen sollte also das Quantenvakuum andere Eigenschaften haben als weit ab von diesen Ansammlungen.
Der immer nach Innen stärker werdende Anteil an Drehimpuls wird zu Lasten des linearen Impulses der ITO gehen. Diese Verschiebung wird umso stärker, je weiter wir nach Innen kommen - je mehr WW Kontakte stattfanden.
Nun bewirkt aber der interne Drehimpuls eines ITO bei WW mit einer schweren Materiewelle einen orthogonalen - also quer zur Bewegungsrichtung des ITO-  liegenden Impuls.
Wenn man beide Regionen- weit draußen und tief im Inneren - vergleicht, kommt man zu dem Schluss, dass bei WW mit schwerer Materie weit Draußen wegen des hier höheren Linearen Impulses der ITO der  attraktiv wirkende Effekt pro Masseeinheit größer sein sollte, als bei WW der gleichen Masseeinheit mit den entsprechend schwächeren ITO  im Inneren der Galaxie oder des Haufens.
Am gleichen Materieobjekt müsste sich in der Mitte der Ansammlung eine schwächere Gravitationswirkung ergeben als draußen.  Dies entspräche einer sich verändernden Gravitationskonstante. Sie sollte schwächer werden.... Auch davon haben wir vielleicht schon mal gehört:  MOND
  
Schranken für das Gleichgewicht

Die QM lässt schwere Materie aus dem Quantenvakuum heraus unablässig entstehen und wieder darin vergehen. Es ist naheliegend dieses Entstehen und Vergehen  als einen Gleichgewichtsprozess zu sehen, der bei bestimmten Umgebungsbedingungen stabil ist. An den Rändern dieses Bedingungsspektrums wird der Gleichgewichtsprozesses wahrscheinlich irgendwann instabil, dies ist schließlich das Charakteristikum von Gleichgewichtsprozessen - sie können ´Kippen´.

Ein erster Rand der Stabilitätskonditionen (1) besteht in einem Quantenvakuum, bei dem der Drehimpuls der ITO gegenüber deren Impuls dominant ist. Dies entspräche dem Zustand im Inneren von Materieansammlungen. Die Instabilität des Gleichgewichtsprozesses zeigt sich dann dadurch, dass aus dem Quantenvakuum heraus mehr Materie entsteht, als sofort wieder zerfällt.
Da wir an der Energieerhaltung festhalten, muss der vom Entstehungsort in die Umgebung ausgehende Impulsstrom um den Energiebetrag schwächer sein, der in die neu gebildete und nun nicht sofort wieder zerfallende Materie hineinkondensiert ist. (Siehe oben).

Wenn wir von einem eindimensionalem Zusammenhang ausgehen, wird der andere Rand der Stabilitätskonditionen (2)  in einem Quantenvakuum bestehen, in dem der Impuls der ITO gegenüber dem Drehimpuls dominant ist. Der Gleichgewichtsprozesses sollte nun in die andere Richtung ´kippen´.
Es wird dort also keine neue Materie entstehen, sondern das Gegenteil ist zu erwarten und die in diesem Raum vorhandene Materie wird instabil und droht zu zerfallen.

Fermionen und Bosonen würden dann aus unserer Wahrnehmung verschwinden. Die in ihnen zuvor enthaltene Energie geht in die Vakuumenergie ein und wird zu ´Druck´, der  vom Zerfallsort in die Umgebung gehende Impulsstrom wird sich verstärken. Mehr dazu hier.

Die  Materiegenese bei Umgebungsbedingungen (1) wird also eine lokal ausgelöste, enorme Attraktion zu Folge haben.
Bei Umgebungsbedingungen Fall (2) ergibt sich genau das Gegenteil, eine weitläufig diffuse Repulsion.

Die Frage liegt nun auf der Hand: Gibt es Hinweise oder Beobachtungen, die auf die jeweils für Attraktion / Repulsion günstigen Umgebungsbedingungen (1) oder (2)  schließen lassen?

Ich denke ja.

1. Die ´rätselhafte´ Attraktion der Dunklen Materie ist in den Gegenden des Kosmos beobachtet worden, in denen ein großes Gravitationspotential und ein großer Gradient dieses Potentials herrscht. Das wären die oben genannten Bedingungen, bei denen  der Prozess kippt und  aus Vakuumenergie heraus Materie (Fermionen und Bosonen) entsteht - und damit einhergehend ein regionaler ´Druckverlust´, der diese ´rätselhafte´ Gravitationswirkung erzeugt.

2. Die ebenso ´rätselhafte´ Repulsionswirkung von Dunkler Energie ist dem gegenüber in den Gegenden des Kosmos beobachtet worden, in denen eine große Leere herrscht - den voids.
Diese Regionen zeichnen sich genau durch das Gegenteil von 1. aus, denn hier herrscht ein extrem geringes Gravitationspotential und es gibt keinen Gradienten im Impulsraum. Hier wird es der Materie unwohl und sie zerfällt - in Impuls / Vakuumenergie.

Übrigens sagt die QM, dass die Position von Wellenpaketen (Materiewellen) in der Nähe von elektromagnetischen Feldern ziemlich genau prognostiziert werden kann. Die Materiewellen werden offenbar durch das Vorhandensein einer elektromagnetisch lebhaften Umgebung ´klein und kompakt gehalten´.
Dem entgegen ist die Prognose für den Ort von Materiewellen nach langen Passagen im Vakuum und bei Abwesenheit von Feldern umso ungenauer, je länger sie durch die Leere unterwegs waren. Materiewellen laufen dort offenbar ´auseinander´, zumindest verschlechtern sich die  Prognosemöglichkeiten für den erwarteten Ort statistisch auf immer größere Räume, je länger die Materiewellen ungestört in einer Umgebung ohne Gradient unterwegs sind.