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: Um die Allgemeine Relativitätstheorie nicht in Frage zu stellen, musste die Physik enorme Mengen unsichtbarer, deshalb ´dunkler´ Materie erfinden. Einerseits zeigten einige Sterne in der Nähe des Kerns der Galaxie extreme Bahnkurven und andererseits bewegten sich die Galaxienarme nicht wie erwartet.
Die seltsamen Bahnkurven nahe dem Galaxienkern werden heute in der Regel mit einem dort vermuteten Schwarzes Loch 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 bei den Wikis 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 in unsere Erfahrung sich die Gravitation (die wechselseitige Attraktion) um sichtbare, schwere Materie herum ausbildet.
   
Eine Wirkung ohne materielle Ursache ist für uns aber nicht vorstellbar - und tatsächlich stört das auch die Physiker. Um trotzdem eine Vorstellung zu bekommen, bemühen wir wieder das hier beschriebenen Wechselwirkungsprinzip. Danach bilden Raum und Materie eine untrennbare Einheit.  Schwere Materie, das das sind in einem von Impuls tragenden Objekten erfüllten Raum stabil und resonant  schwingende Wellenpakete.
Fast genauso sieht es übrigens die Quantenmechanik. Nur nennt man darin das materielle Objekt nicht nur Wellenpaket oder Resonanz, sondern oft harmonischen Oszillator . 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  ensteht unablässig neue Materie, die sich aber fast sofort wieder darin auflöst - wie Schaumkämme im Ozean. Siehe zum Beispiel hier.

Wir kommen nun zu dem anschaulichen Bild oder Prozess, der eine ernorme, sehr lokal konzentrierte Gravitation hervorbringt - wir sagen dazu ´Schwarzes Loch´. Und zu dem anschaulichen Bild oder Prozess, der die seltsame, wagenradartige Bewegung ganzer Galaxien verursacht.

Zuerst zu den Schwarzen Löchern:

Schwarze Löcher zeichnen sich durch eine, aus einem extrem kleinen Raumbereich (Schwarzschild-Radius) hervorkommende, enorme  Attraktivität aus. Dunkle Materie wird entsprechend den Beobachtungenvorwiegend dort  vermutet ( im Bild unten dunkelblau)

Wir haben oben gelesen, dass aus dem Quantenvakuum heraus Materie entstehen kann. Da schwere Materie eine sehr konzentrierte Energieform ist, wird beim Prozess des Entstehens von Materie dem Quantenvakuum Energie (Impuls) entzogen.
Wenn diese Materie sich zeitnah wieder in das Quantenvakuum hinein auflöst, dann wird das auf den Energiegehalt des Quantenvakuums an dieser Stelle keine nachhaltigen Auswirkung haben.
Wenn aber diese Materie nicht sofort wieder zerfallen würde, dann müsste sich der Energiegehalt des Quantenvakuums in diesem Raumausschnitt drastisch verringern.
Nun kann man die Wirkung der Energie des Quantenvakuums in einem Raumausschnitt als einen Druck ansehen, der von diesem Raumausschnitt auf die Umgebung wirkt. Dieser Druck müsste sofort abfallen, wenn ein Teil der Vakuumenergie in die neue Materie hinein kondensiert ist. Sofern in der  näheren Umgebung aber keine Materie entsteht, müsste sich eine Druckdifferenz zwischen der Umgebung und dem Raumausschnitt entwickeln, in dem gerade Materie entstanden ist,
Dieser Raumausschnitt wird auf seine Umgebung plötzlich anziehend wirken. Seine Attraktion ist zwar die Folge des von ihm ausgehenden nun schwächeren Drucks (Repulsion), aber dies ist von Außen nicht zu unterscheiden. Wir kennen das von hier.

Wenn wir nun weiter annehmen, dass die Entstehung von Materie am Rand des Schwarzschildradius erfolgt, dann könnte die neue Materie  im Schwarzen Loch verschwinden und die von ihr mitgenommene Vakuumenergie würde die enorme Attraktivität (Gravitation) des Schwarzen Loches bewirken oder diese zumindest stabilisieren. Ein Schwarze Loch wäre damit ein Objekt, welches Vakuumenergie in schwere Materie und/oder EM Wellenpakete umwandelt und deswegen enorm atraktiv ist.
Die neue Materie müsste dann natürlich irgendwohin kommen. Entweder das Schwarze Lock akkumuliert sie in sich und wird dabei größer. Oder es findet einen Weg eine Teil davon oder alles wieder loszuwerden. Vielleicht als Materie-Jet, der orthogonal zur Rotationsebene des Black Hole in den Raum geht.  Die kennen wir ja inzwischen auch.


 
Zu den Spiralgalaxien

Wenn ein ausgedehntes, von Gravitation zusammengehaltenes System rotiert, dann erwartet man, dass die äußeren Objekte sich langsamer bewegen als die Inneren. Schließlich muss die Gravitation sich mit den Fliehkräften die Waage halten, denn 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, abnehmen.
Die Beobachtung von Spiralgalaxien zeigte aber nicht das Erwartete, sondern die Galaxien verhielten sich eher wie ein Wagenrad - sie waren steif!  Dies zwang letzten Endes zur Einführung der Dark Matter, der Dunklen Materie. Sie sollte in den Armen eingebettet sein und so die Steifheit des gesamten Gebildes zu Stande bringen. Es gibt auch 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 etwas zu Gunsten des Drehimpulses verändert, was sich dann in der attraktiven Wirkung auf andere schwere Materie und auch die im Raum unterwegs befindlichen Lichtwellen äußert.

Wir können auch sagen, dass sich die Eigenschaften des Quantenvakuums durch die Wechselwirkung der Vakuumenergie mit der darin befindlichen schweren Materie in bestimmter Weise verändern. Ein Teil des Impulses der ITO wird zu Drehimpuls, während die Gesamtenergie pro Raumvolumen i. W. gleich bleibt.
Je tiefer man in eine Materieansammlung wie eine Galaxis hineintaucht, desto häufiger werden die ITO aus dem Welthintergrund bereits mit Materie der Galaxis in Wechselwirkung getreten sein. Jedes mal wird es dabei zu einer weiteren Verschiebung des Verhältnisses Impuls -> Drehimpuls kommen.
Im Inneren solcher Materieansammlungen wird also das Quantenvakuum andere Eigenschaften haben als weit ab von diesen Ansammlungen. Im Verhältnis der immer höheren Potenz Drehimpuls zu vermitteln, wird der lineare Impuls der ITO schwächer, je weiter wir nach Innen kommen. 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, dann 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 größer sein sollte, als bei WW mit entsprechend schwächeren ITO weit im Inneren.
Aus dem 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, je mehr Materie sich im Umfeld der betrachteten Raumzelle befindet. 
Haben wir auch schon gehört: Siehe 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 in einem Bereich von Umgebungsbedingungen stabil ist.
An den Rändern des Spektrums der möglichen Bedingungen wird der Gleichgewichtsprozesses aber 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 dern 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.
Die Fermionen und Bosonen werden 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 gehenden Impulsstrom wird sich verstärken. Siehe oben.

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) ensteht - und damit einhergehend  ein regionaler ´Druckverlust´ 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´, denn die  Prognosemöglichkeiten für den erwarteten Ort verteilen sich statistisch auf immer weitere Räume, je länger die Materiewellen ungestört in einer Umgebung ohne Gradient unterwegs sind.