Die Fragen nach der genauen Natur der dunklen Energie gehört, zusammen mit der Frage nach der Zusammensetzung der dunklen Materie, zu den großen aktuellen Fragestellungen der Astronomie/Physik. Bei der dunklen Materie macht man langsam Fortschritte. Astronomische Beobachtungen liefern immer mehr Daten und Experimente mit Teilchenbeschleunigern und Detektoren sind der dunklen Materie auf der Spur. Es gibt sogar schon erste Hinweise darauf, dass die dunkle Materie im Experiment tatsächlich nachgewiesen worden ist.

Bei der dunklen Energie sieht die Sache anders aus. Im Gegensatz zur dunklen Materie, über die schon seit bald achtzig Jahren diskutiert wird, haben wir die dunkle Energie erst vor kurzem endtdeckt. Und noch gibt es keine wirklich funktionierenden Idee, die uns erklären können, worum es sich hier handelt.

Aus den astronomischen Beobachtungen wissen wir zwar, dass es eine solche Energie geben muss – aber was sie verursacht ist unklar. Hier wäre es sehr hilfreich, wenn man nicht nur Beobachtungsdaten aus dem fernen Universum hätte, sondern auch experimentelle Daten aus irdischen Labors. Und genau das ist eventuell möglich, meinen zwei Physiker aus den USA.


Martin Perl und Holger Mueller haben kürzlich ihre Arbeit “Exploring the possibility of detecting dark energy in a terrestrial experiment using atom interferometry” veröffentlicht. Darin argumentieren sie, dass es durchaus heute schon im Bereich des technisch machbaren läge, die dunkle Energie auch im Labor zu messen.

Ausgehend von den aktuellen Beobachtungen und Modellen müsste die Energiedichte der dunklen Energie bei etwa 6.3 10-10 J/m³ liegen. Das klingt erstmal nach wenig Energie – aber wenn es nicht um die dunkle Energie gehen würde sondern z.B. um ein elektrisches Feld, dann liegen solche Größen absolut im Bereich des Machbaren. Ein elektrisches Feld mit einem Volt pro Meter hätte eine Energiedichte von 4.4 10-12 J/m³ und kann problemlos gemessen werden.

Natürlich ist die Situation nicht wirklich mit der dunklen Energie vergleichbar. Strom kann im Labor erzeugt und an- und wieder ausgeschaltet werden; wir haben die Möglichkeit unsere Messungen mit den Messungen zu vergleichen, die man ohne ein elektrisches Feld bekommen würde.

Setzt man aber voraus, dass es einen Gradienten im dunklen Energiefeld gibt – d.h. man geht davon aus, dass die dunkle Energie nicht völlig konstant ist sondern an verschiedenen Orten verschiedenen stark ist – dann könnte man sie vielleicht experimentell messen. Und zwar, in dem man Atominterferometrie betreibt.

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Ein Atominterferometer an der HU-Berlin

Bei dieser Art der Interferometrie wird ein Strahl aus Atomen in zwei Strahlen aufgespalten und dann wieder vereint. Man nutzt dabei die Wellennatur der Atom aus und kann so diese “Atomwellen” miteinander interferieren lassen. Je nach den Kräften, die auf die Atome in den beiden Strahlen wirken, kommt es am Ende zu einem messbaren Effekt (einer Phasendifferenz). Perl und Mueller zeigen nun, dass man durch die Verwendung von 2 parallelen Interferometer einen durch die Anwesenheit der dunklen Energie hervorgerufenen Effekt messen könnte. Natürlich geht das nur, wenn man vorher die Effekte der bekannten Kräfte abzieht. Hier spielt die Gravitation die wichtigste Rolle – denn im Gegensatz zu Photonen werden die Atome ja durch die Gravitation zusätzlich abgelenkt. Die Autoren meinen, dass es möglich wäre, diese gravitativen Effekte bis zu einer Größenordung von 10-17 herauszurechnen. Die kleinste durch dunkle Energie verursachte Beschleunigung der Atome die gemessen werden kann liegt also bei 10-16 m/s².

Eine interessante Idee! Auch wenn sie nicht zum Erfolg führen muss. Über das Verhalten der dunklen Materie wissen wir noch sehr wenig und darüber, wie sich die Anwesenheit eines dunklen Energiefeldes auf die Strahlen eines Atominterferometers auswirken (und ob sie sich überhaupt auswirken) kann man momentan nur spekulieren. Aber es ist ein konkretes Experiment das mit den heutigen Mitteln durchaus durchgeführt werden kann. Es spricht also nichts dagegen, es auch durchzuführen – und wer weiß: vielleicht hat man ja Erfolg und kann die dunkle Energie bald auch in den Laboren auf der Erde erforschen!

Kommentare (35)

  1. #1 Jörg
    27. Januar 2010

    Mal abgesehen davon sind hochgenaue Messungen an Atomen nie verkehrt.
    Aber ich versteh nicht, warum man zwei parallele Strahlen verwendet, normalerweise verwendet man bei so etwas doch immer senkrecht zueinander stehende Strahlen. Aber vermutlich ist es etwas anderes als Äther messen 🙂

  2. #2 Florian Freistetter
    27. Januar 2010

    @Jörg: Vielleicht hab ich das auch falsch erklärt. Hab mir grad nochmal die Bilder angesehen – da werden die Strahlen schon gekreuzt. Aber man verwendet eben parallel ZWEI Interferometer. “Parallel” war hier nicht unbedingt auf den Strahlengang bezogen sondern auf die Durchführung des Experiments…

  3. #3 Lars Fischer
    27. Januar 2010

    Und wie kommen die Leute auf die Idee, dass es in der Dunklen Energie einen Gradienten geben könnte? Gibt’s da theoretische Modelle oder ist das n Schuss ins Blaue?

  4. #4 Bjoern
    27. Januar 2010

    Im Gegensatz zur dunklen Materie, über die schon seit bald achtzig Jahren diskutiert wird, haben wir die dunkle Energie erst vor kurzem endtdeckt.

    Na ja, aber wenn man die dunkle Energie als die kosmologische Konstante interpretiert, dann wird darüber auch schon seit 80 Jahren diskutiert (wenn auch zugegebenermaßen die Diskussion zwischendurch für einige Jahrzehnte ziemlich eingeschlafen war).

    Setzt man aber voraus, dass es einen Gradienten im dunklen Energiefeld gibt – d.h. man geht davon aus, dass die dunkle Energie nicht völlig konstant ist sondern an verschiedenen Orten verschiedenen stark ist…

    Im kosmologischen Standardmodel wird doch vorausgesetzt, dass die dunkle Energie völlig homogen verteilt ist. Hier handelt es sich also offensichtlich um eine ganz schöne Abweichung vom Standardmodell. Haben Perl und Mueller auch mal theoretisch durchgerechnet, welche kosmologischen Auswirkungen eine inhomogen verteilte dunkle Energie hätte?

  5. #5 Jörg
    27. Januar 2010

    Hab auch mal das Paper geguckt…sehr seltsam, also Gründe warum es nicht homogen sein sollte gibt es nicht. Das “Paper” ist auch mehr wie ein ausgedruckter Schmierzettel irgendwie…muss der arXiv-Effekt sein

  6. #6 Stefan
    27. Januar 2010

    Wenn die Dunkle Energie ein Quintessenz-Feld ist, könnte es ja durchaus Gradienten geben. Das Paper geht auf mögliche Abschätzungen für die Stärke solcher Gradienten anhand astrophysikalischer oder kosmologischer Beobachtungen allerdings nicht ein.

    Mit der anderen Möglichkeit, der Kosmologischen Konstante, kann sich Martin Perl offensichtlich nicht so recht anfreunden. Im Preprint heisst es: The usual assumption is that every cubic meter of space contains the same dark energy density so that as the visible universe expands there is more total dark energy. One of us (MLP) trained many years ago i thermodynamics at Columbia University, is bothered by this apparent breach of the principle of the conservation of energy.

  7. #7 Florian Freistetter
    27. Januar 2010

    Ja – das paper kam mir auch sehr knapp vor und nicht wirklich ausformuliert. Dürfte ein Konferenzbeitrag oder sowas sein.

  8. #8 Bjoern
    27. Januar 2010

    @Stefan: Herr Perl sollte sich mal damit vertraut machen, dass in der Allgemeinen Relativitätstheorie (und damit automatisch Kosmologie) die Energiehaltung eben nicht streng gilt – bzw. die Energie des Gesamtsystems oft gar nicht eindeutig definiert werden kann.
    http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/energy_gr.html
    Im Abschnitt IV erwähnen sie ja sogar selbst, dass es in der ART keine Standard-Definition für die Energiedichte gibt – wieso erwartet er dann, dass die Energieerhaltung gilt?

    Außerdem sehe ich nicht, wie man mit einem Quintessenz-Feld statt der kosmologischen Konstante die Energieerhaltung retten könnte.

  9. #9 Quh
    27. Januar 2010

    Stand in dem “Paper” wie die Graviation gemessen werden soll (um sie rauszurechnen)?

    Vielleicht mit einem supraleitenden Gravimeter (so eins Betreibt ja die Uni Jena ;-))

  10. #10 Florian Freistetter
    27. Januar 2010

    @Quh: Die Autoren verweisen in der Hinsicht auf dieses Paper: http://arxiv.org/abs/0905.1929

  11. #11 H.M.Voynich
    27. Januar 2010

    @Florian:
    “… denn im Gegensatz zu Photonen spüren die Atome ja die Schwerkraft der Erde.”
    Oha, bist Du jetzt auch zu den ART-Gegnern übergelaufen? 😉

  12. #12 Florian Freistetter
    27. Januar 2010

    @Voynich: Ok, das war vielleicht etwas mißverständlich formuliert 😉 Natürlich spüren alle Teilchen die Gravitation. Aber die Atome im Atominterferometer werden halt durch die Gravitation noch zusätzlich abgelenkt; im Gegensatz zu den Photonen bei nem normalern Interferometer. Ich formulier das mal anders…

  13. #13 Richard
    27. Januar 2010

    Photonen spüren die Schwerkraft!

  14. #14 Florian Freistetter
    27. Januar 2010

    @Richard: Das haben wir doch grad oben besprochen…

  15. #15 Stefan
    28. Januar 2010

    @Björn: Schon klar, was die Energieerhaltung in der Kosmologie angeht ? ich fand die Motivation von Perl interessant, überhaupt über ein solches Experiment nachzudenken, und dachte mir, als 80jähriger Nobelpreisträger darf er das ;-).

    Ein Quintessenz-Feld wäre doch insofern unkritischer, weil es wie andere Felder auch mit der Expansion “ausdünnt”, wenn ich das richtig verstehe. Ausserdem wäre seine Energie ja erstmal nicht gravitativ, was das Energieerhaltungsproblem auch entschärfen dürfte.

    @Florian:

    Aber die Atome im Atominterferometer werden halt durch die Gravitation noch zusätzlich abgelenkt; im Gegensatz zu den Photonen bei nem normalern Interferometer.

    Das scheint mir immer noch bissl missverständlich formuliert. Der wesentliche Effekt in den Atominterferometern (wie auch bei den berühmten Experimenten von Colella, Overhauser und Werner mit Neutronen) kommt ja nicht daher, dass die Atome auf Parabelbahnen fliegen, sondern dass ihre de-Broglie-Wellenlänge durch das Gravitationspotential verändert wird und daher in den Mach-Zehnder-Interferometer-Anordnungen messbare Phasenunterschiede zwischen den beiden Wegen auftreten, wenn diese durch unterschiedliche Gravitationspotentiale laufen (einer “oben”, der andere “unten”).

    Bei Licht braucht man Gamma-Strahlung, um wie im Rebka-Pound-Experiment im Labor den Einfluss der Gravitation zu messen ? die Atome in diesen Interferometer-Experimenten haben schon von vorne herein eine genügend kurze Wellenlänge, um die Effekte zu sehen.

  16. #16 Stefan
    28. Januar 2010

    BTW, zu dem von Florian eben genannten arxiv-Paper (arXiv:0905.1929v2, Atom interferometry tests of local Lorentz invariance in gravity and electrodynamics) gibt es bei “Physics” eine gute Zusammenfassung ? mit der Atominterferometrie kann man richtig coole Sachen machen.

  17. #17 Florian Freistetter
    28. Januar 2010

    @Stefan: Danke für die Klarstellung zur Atominterferometrie.Ich muss zugeben, dass ich von diesem Thema wenig Ahnung habe. Wir Astronomen arbeiten ja hauptsächlich mit Photonen 😉

  18. #18 Bjoern
    28. Januar 2010

    @Stefan:

    Ein Quintessenz-Feld wäre doch insofern unkritischer, weil es wie andere Felder auch mit der Expansion “ausdünnt”, wenn ich das richtig verstehe.

    Wenn es genauso wie elektromagnetische Strahlung “ausdünnt”, sprich: Dichte proportional zum Skalenfaktor hoch minus 4, dann hätten wir das “Problem” andersrum: keine Erzeugung von Energie, aber Vernichtung.

    Ausserdem wäre seine Energie ja erstmal nicht gravitativ, was das Energieerhaltungsproblem auch entschärfen dürfte.

    Sorry, verstehe weder den ersten Teil noch den zweiten dieses Satzes. Was meinst du genau mit “Energie is (nicht) gravitativ”, und was hat das mit der Energieerhaltung zu tun?

  19. #19 Bjoern
    28. Januar 2010

    @Stefan: Hab’ mal kurz bei Wikipedia nachgeschaut (Quintessenz).

    Quintessenz ist nach theoretischen Vorstellungen ein skalares Feld, dessen Zustandsgleichung einen Wert w besitzt, der kleiner als -1/3 ist.

    Wenn w (Verhältnis zwischen Dichte und Druck) kleiner als -1/3 ist, führt das zu einer Zunahme der Gesamtenergie im Lauf der Zeit. Die Quintessenz hat gegenüber der kosmologischen Konstante hier also überhaupt keinen Vorteil.

  20. #20 Akino
    30. Januar 2010

    Aus den astronomischen Beobachtungen wissen wir zwar, das es eine solche Energie geben muss – aber was sie verursacht ist unklar.

    Die dunkle Energie muss es in dem kosmologischen Standardmodell geben, denn ohne sie würde diese Theorie, die sich auf eine Raumexpansion stützt, nicht mehr haltbar sein. Die Realität braucht aber keine Theorie, sie ist wie sie ist. Deshalb kann es die dunkle Energie geben, sie muss es aber nicht geben, nämlich dann nicht, wenn die Raumexpansion nicht der Realität entspricht. Das ist der kleine aber feine Unterschied.

  21. #21 Bjoern
    30. Januar 2010

    @Akino:

    Die dunkle Energie muss es in dem kosmologischen Standardmodell geben, denn ohne sie würde diese Theorie, die sich auf eine Raumexpansion stützt, nicht mehr haltbar sein.

    Die Theorie “stützt” sich nicht auf eine Raumexpansion – wir haben -zig Belege, dass der Raum sich in der Tat ausdehnt.

    Die Realität braucht aber keine Theorie, sie ist wie sie ist.

    Äh, ja, natürlich – die Theorie ist unsere Erklärung der Realität. Kann es sein, dass du keine Ahnung hast, was “Theorie” in der Wissenschaft eigentlich heißt?

    Deshalb kann es die dunkle Energie geben, sie muss es aber nicht geben, nämlich dann nicht, wenn die Raumexpansion nicht der Realität entspricht.

    Es steht dir frei, die zahlreichen Belege, die wir für die Raumexpansion haben, ohne Raumexpansion zu erklären. Was, du kennst diese ganzen Belege gar nicht? (na ja, zumindest von der Rotverschiebung hast du *vielleicht* mal gehört – aber, Tipp: das ist nur einer von einer ganzen Menge). Wer hätt’s gedacht.

  22. #22 Florian Freistetter
    30. Januar 2010

    @Akino: “Die dunkle Energie muss es in dem kosmologischen Standardmodell geben, denn ohne sie würde diese Theorie, die sich auf eine Raumexpansion stützt, nicht mehr haltbar sein.”

    Du plapperst den gleichen Unsinn nach, den du wahrscheinlich in irgendwelchen Pseudowissenschafts oder Esoterikforen gelesen hast…

    Niemand hat sich die dunkle Energie einfach so ausgedacht. Man hat das Universum beobachtet (also die Realität) und dort die Auswirkungen dieser Energie gesehen. Schau einfach mal hier rein:http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/11/was-ist-dunkle-energie.php (war aber auch im Artikel verlinkt)

  23. #23 Akino
    30. Januar 2010

    @Bjoern

    Es steht dir frei, die zahlreichen Belege, die wir für die Raumexpansion haben, ohne Raumexpansion zu erklären. Was, du kennst die Belege gar nicht?

    Komm mir jetzt bitte nicht mit der Unterstellung, das ich die Belege der Raumexpansion wie z. B. die Hintergrundstrahlung oder der Rotverschiebung nicht kenne. Diese können in der Tat anders gedeutet werden, deshalb kann es die dunkle Energie geben und darum muss es sie nicht geben. Wenn du meinst, die dunkle Energie muss es geben, muss man dies faktisch beweisen und das kann man nicht, weil eben die dunkle Energie hypothetisch ist, das solltest du nicht vergessen.

    @Florian

    Niemand hat sich die dunkle Energie einfach so ausgedacht.

    Habe ich behauptet, das sich jemand die dunkle Energie ausgedacht hat. Meine Feststellung ist, das es die dunkle Energie geben kann aber nicht muss. Wer was anderes behauptet, muss die dunkle Energie durch eine direkte Messung belegen. Die Auswirkungen der dunklen Energie in der Realität, ist die Messung einer geringeren Rotverschiebung des Sternenlichts als erwartet und diese als ein Beleg für eine Beschleunigung der Raumexpansion interpretiert wird, wenn von einem Urknall ausgegangen wird, der auch eine Annahme darstellt. Das ist auch eine Realität.

  24. #24 Bjoern
    30. Januar 2010

    Komm mir jetzt bitte nicht mit der Unterstellung, das ich die Belege der Raumexpansion wie z. B. die Hintergrundstrahlung oder der Rotverschiebung nicht kenne.

    Gratulation, du kennst sogar zwei! Tipp: ich sagte “zahlreiche”. Es gibt noch weit mehr…

    Diese können in der Tat anders gedeutet werden,…

    Bitte mach’ mir doch mal eine Liste von allen Belegen, die du kennst, und stelle dann im Detail dar, wie man das alles auch anders erklären kann. Wenn du damit fertig bist, sage ich dir, welche Belege du alle vergessen hast.

    Wenn du meinst, die dunkle Energie muss es geben, muss man dies faktisch beweisen…

    *seufz* Keine Ahnung von Wissenschaftstheorie, wer hätt’s gedacht. In der beobachtenden / experimentierenden Wissenschaft wird *nie* etwas bewiesen – es kann nur belegt oder widerlegt werden!

    Und, wie gesagt, es gibt in der Tat zahlreiche Belege für die dunkle Energie (Tipp: das ganze beruht nicht nur auf den Supernova-Daten…), und erst Recht für die Raumexpansion – und trotz jahrelangem Suchen habe ich bisher noch keine Alternative gesehen, die alle Beobachtungen genausogut erklären würde. Wenn du eine solche Alternative hast – immer her damit!

    Meine Feststellung ist, das es die dunkle Energie geben kann aber nicht muss.

    Schön, insoweit sind wir uns einig. Bloss das ich (und wohl praktisch alle Astronomen) diesem “geben kann” eine Wahrscheinlichkeit von mind. 90% zuordnet – wohingegen du eher zu etwa 1% zu tendieren scheinst…

    Wer was anderes behauptet, muss die dunkle Energie durch eine direkte Messung belegen.

    Äh, und wie genau soll das gehen? Tipp: Energie, egal welche Sorte, kann man *nie* direkt messen, sie ist eine abgeleitete Größe.

    Die Existenz von z. B. Quarks ist auch durch keine direkte Messung belegt. Zweifelst du deren Existenz auch an? Hey, man könnte sogar argumentieren, dass es noch nicht einmal eine “direkte Messung” gibt, die zeigt, dass es Atome gibt! Auch deren Existenz wird aus mehr oder weniger indirekten Hinweisen geschlussfolgert – ist dir das nicht klar?

    Die Auswirkungen der dunklen Energie in der Realität, ist die Messung einer geringeren Rotverschiebung des Sternenlichts als erwartet…

    Vage richtig. Aber, wie gesagt: es gibt noch andere Belege. Kennst du die auch? Anscheinend nicht, oder warum hast du sie nicht erwähnt?

    …und diese als ein Beleg für eine Beschleunigung der Raumexpansion interpretiert wird,

    Wie gesagt, es steht dir frei, eine Alternative aufzuzeigen, die alle bekannten Beobachtungen genausogut oder besser erklärt. Bisher behauptest du nur, dass das geht. Steh zu deinem Wort, zeig uns diese Alternative.

    …wenn von einem Urknall ausgegangen wird, der auch eine Annahme darstellt.

    Letztlich ist praktisch alles in den Naturwissenschaften “Annahmen” (Hypothesen). Aber du ignorierst völlig, dass es einen gewaltigen Unterschied zwischen ungetesteten und sehr gut belegten Annahmen gibt.

  25. #25 Florian Freistetter
    30. Januar 2010

    @akino: “Meine Feststellung ist, das es die dunkle Energie geben kann aber nicht muss. “

    Dann bitte ich dich, nocmal das hier durchzulesen:

    http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/12/dunkle-energie-ist-keine-erfindung.php

    Aber ich seh schon – du bist auch einer, der den Urknall doof findet, weil das ja sowieso “nur eine Theorie” ist und wenn ich dich frage, wie du die Beobachtungsdaten – die ja ohne jeden Zweifel vorhanden sind – erklärst, kommst du mir sicher mit dem ollen Arp an 😉 Die Diskussion hab ich schon oft genug geführt; dass muss ich nicht nochmal haben.

  26. #26 Akino
    30. Januar 2010

    @Bjoern

    Deine Spielchen mit den Belegen für die Raumexpansion kannst du gerne mit deinen Kollegen spielen, aber nicht mit mir. Wenn es die dunkle Energie geben muss, muss diese direkt belegt und gemessen werden, das ist wohl auch dir klar und nicht durch eine Interpretation einer gemessenen Rotverschiebung. Die dunkle Energie ist eine Hypothese und wie du treffend bemerkt hast, müssen Hypothesen, wenn sie Bestand haben sollen, gut belegt sein und das ist die dunkle Energie eben nicht, um zu behaupten das es diese geben muss. Auf deine anderen “indirekten Hinweise” in deinem Kommentar werde ich nicht eingehen, diese lenken nur vom eigentlichen Thema ab und sind nicht zielführend. Bis jetzt hast du kein Beleg gebracht, der die Behauptung, das es die dunkle Energie geben muss, bekräftigt oder gar untermauert. Lamentieren ist da wenig hilfreich.

  27. #27 Akino
    30. Januar 2010

    @Florian

    Es geht mir hauptsächlich um die Formulierung, das es die dunkle Energie geben muss, nicht darum das es sie überhaupt nicht gibt. Deshalb meinte ich, das es diese geben kann und nicht muss. Ich will auch keine Debatte über den Urknall beginnen, bringt doch nichts, wir werden das sowieso hier nicht endgültig klären können.

  28. #28 Bjoern
    30. Januar 2010

    @Akino:

    Deine Spielchen mit den Belegen für die Raumexpansion kannst du gerne mit deinen Kollegen spielen, aber nicht mit mir.

    Wenn dir das so unwichtig ist, warum hast du dann große Töne gespuckt a la “…denn ohne sie würde diese Theorie, die sich auf eine Raumexpansion stützt, nicht mehr haltbar sein.” und “…denn ohne sie würde diese Theorie, die sich auf eine Raumexpansion stützt, nicht mehr haltbar sein.”? Und jetzt kneifst du einfach, statt zuzugeben, dass du dich vielleicht ein wenig zu weit aus dem Fenster gelehnt hast.

    Wenn es die dunkle Energie geben muss, …

    Sag mal, kannst du nicht lesen? Ich habe deutlich gesagt, dass ich mit dir darin übereinstimme, dass es die dunkle Energe geben kann, aber nicht muss (nur mit den Wahrscheinlichkeiten sind wir halt wohl deutlich unterschiedlicher Meinung).

    …muss diese direkt belegt und gemessen werden…

    Du kannst echt nicht lesen. Auf dieses “direkt belegen und messen” bin ich auch schon oben eingegangen.

    …nicht durch eine Interpretation einer gemessenen Rotverschiebung.

    Und meine obige Bemerkung, dass es daneben auch noch andere Belege gibt, ignorierst du auch einfach.

    Die dunkle Energie ist eine Hypothese und wie du treffend bemerkt hast, müssen Hypothesen, wenn sie Bestand haben sollen, gut belegt sein und das ist die dunkle Energie eben nicht, um zu behaupten das es diese geben muss.

    Ach komm, du hast doch offensichtlich gar keine Ahnung, welche Belege es außer den Supernova-Daten überhaupt gibt. Die dunkle Energie *ist* relativ gut belegt – durch Ignorieren der Daten wirst du sie nicht los.

    Bis jetzt hast du kein Beleg gebracht, der die Behauptung, das es die dunkle Energie geben muss, bekräftigt oder gar untermauert.

    Florian hat dich auf einen Artikel hingewiesen, wo einige dieser Belege erläutert werden. In diesem Artikel findet sich außerdem ein Link zu einer ganzen Artikelreihe des Kosmologen Ethan Siegel. Du hast auf Florians Kommentar geantwortet, also kannst du mir nicht weismachen, dass du den Verweis auf diesen seinen Artikel nicht mitbekommen hast.

  29. #29 Akino
    31. Januar 2010

    @Bjoern

    Wenn du meinst ich hätte mich ein wenig zu weit aus dem Fenster gelehnt, unterliegst du einer physikalischen Täuschung. Du argumentierst hier aus einer Komfortzone, denn das Standardmodell ist die herrschende Theorie. Diese wird solange Bestand haben bis sie falsifiziert wird, unabhängig davon ob die Raumexpansion existiert oder nicht. Insofern ist eine Diskussion überflüssig, die über eine Existenz der Raumexpansion geführt wird, da diese ja im Standardmodell gut belegt ist. Ob die dunkle Energie gemessen wird oder nicht, wird daran nichts ändern, da auch sie eine Hypothese ist.

    Sag mal, kannst du nicht lesen?

    Wenn du nochmal “genau” liest, betone ich die Formulierung “geben muss”, das schliesst mit “geben kann” ein. Darüber sind wir uns jetzt einig und das ist die Kernaussage meines ersten Posts. Ich gratuliere, das du mit mir darüber einig bist, verstehe aber nicht was dir an dem Satz “Wenn es die dunkle Energie geben muss” unklar ist. Ich hoffe das diese Unklarheit jetzt ausgeräumt ist.

    Die dunkle Energie *ist* relativ gut belegt – durch Ignorieren der Daten wirst du sie nicht los.

    Wie soll man diese denn los werden, das ist nicht möglich und das ist auch nicht meine Absicht. Die dunkle Energie ist relativ gut belegt, wobei das Gewicht hier auf “relativ” liegt. Die dunkle Energie wird nicht durch weitere Daten stärker belegt, als durch die gemessene geringere Rotverschiebung des Lichts. Von Ignorieren kann hier keine Rede sein. Eine Theorie muss sich daran messen lassen, wie gut diese das beschreibt was sie beschreiben soll. Wenn diese 96% des Universums im Dunkeln lässt, sollte irgendwann eine Messung erfolgen, aus der Schlüsse gezogen werden um das Dunkle auch beschreiben zu können, ansonsten verliert diese Theorie ihre Berechtigung, eine bessere zu sein als andere Theorien, die diese dunkle Energie nicht brauchen um das Universum zu beschreiben. Deshalb ist m. E. eine Messung unerlässlich, um einen objektiven Beleg zu haben, der die Hypothese der dunklen Energie erhärtet und diese beschreibt.

  30. #30 Stefan
    31. Januar 2010

    @Björn:

    Wenn es genauso wie elektromagnetische Strahlung “ausdünnt”, sprich: Dichte proportional zum Skalenfaktor hoch minus 4, dann hätten wir das “Problem” andersrum: keine Erzeugung von Energie, aber Vernichtung.

    Ah, danke, stimmt – daran hatte ich nicht gedacht. Ich dachte, die Probleme mit der Energieerhaltung kommen vom Energie-Inhalt des Gravitationsfeldes, also der Selbst-Wechselwirkung der ART. Insofern dachte ich, nicht-gravitative Felder (mit eigenem Beitrag zum Lagrangian, also etwa baryonische Materie, Elektromagnetismus, oder halt skalare Quintessenz) seien von dem Energieerhaltungs-Problem nicht betroffen. Das stimmt wohl nicht. Da muss ich nochmal drüber nachdenken…

    Wenn w (Verhältnis zwischen Dichte und Druck) kleiner als -1/3 ist, führt das zu einer Zunahme der Gesamtenergie im Lauf der Zeit. Die Quintessenz hat gegenüber der kosmologischen Konstante hier also überhaupt keinen Vorteil.

    OK, danke auch für diesen Hinweis. Ist dann diese Zustandsgleichung der Quintessenz leicht pathologisch? Etwas ähnliches kommt doch für “übliche” Felder nicht vor?

  31. #31 Bjoern
    31. Januar 2010

    Ist dann diese Zustandsgleichung der Quintessenz leicht pathologisch? Etwas ähnliches kommt doch für “übliche” Felder nicht vor?

    Ja, das ist in der Tat unüblich für Felder. Frag’ mich aber bitte nicht, wie das genau zustande kommt – über Quintessenz weiss ich wenig bis nichts…

  32. #32 Stefan
    31. Januar 2010

    @Björn, Florian: Notwendigkeit der “Dunklen Energie”

    Zumindest was die Supernova-Daten angeht, wird ja durchaus darüber diskutiert, ob die auch anders und ohne Dunkle Energie zustande kommen könnten, nämlich durch eine “lokale” ausgedünnte Blase, in der wir sitzen (z.B. “Is the evidence for dark energy secure?”, arxiv.org/abs/0710.5307, oder “Lemaitre-Tolman-Bondi model and accelerating expansion”, arxiv.org/abs/0709.2044). Ich weiss nicht, was da bezüglich der Beobachtungen der neueste Stand ist.

    Andererseits kommt ja unabhängig davon auch aus den WMAP-Daten raus, daß ein Modell mit “Dunkler Energie” am besten passt. Weiss jemand, ob man da noch dran drehen kann?

  33. #33 Bjoern
    31. Januar 2010

    @Stefan: Wie schon Florian mal in einem Artikel schrieb (“Dunkle Energie ist keine Erfindung” oder so ähnlich, ich weiss den Titel nicht mehr genau) gibt es ausser den SN-Daten und denen von WMAP noch andere Belege, z. B. durch Beobachtung von Galaxienhaufen. Vor einigen Jahren habe ich dazu selbst mal was zusammen gesucht:
    http://www.talkorigins.org/faqs/astronomy/bigbang.html#darkenergy
    Das ist jetzt über vier Jahre her, inzwischen gibt’s sicher aktuellere und mehr Daten – aber ich bin da leider nicht mehr up-to-date…

  34. #34 Bjoern
    2. Februar 2010

    @Akino (‘tschuldigung, hatte die Antwort bis jetzt übersehen)

    Die dunkle Energie wird nicht durch weitere Daten stärker belegt, als durch die gemessene geringere Rotverschiebung des Lichts.

    Nein, das ist falsch; es gibt noch weitere Belege. Das hatte ich jetzt schon ein paar Mal gesagt. Hast du das alles überlesen, oder ignorierst du das absichtlich?

    Eine Theorie muss sich daran messen lassen, wie gut diese das beschreibt was sie beschreiben soll.

    Die Urknalltheorie soll beschreiben, wie sich das Universum mit der Zeit ausdehnt, wie sich seine Temperatur ändert und ähnliches. Und das tut sie in der Tat sehr gut.

    Wenn diese 96% des Universums im Dunkeln lässt, …

    Der Zweck der Urknalltheorie war aber nie, den Inhalt des Universums zu beschreiben. Das ist dann eher der Job der Elementarteilchenphysik. Die Urknalltheorie nimmt die Existenz einzelner Bestandteile des Universums und ihr Verhalten im wesentlichen einfach als gegeben hin; die einzigen wesentlichen Parameter sind letztlich, wie viel jeweils davon da ist. Es ist völlig egal, wie die einzelnen Bestandteile intern aufgebaut sind.

    …sollte irgendwann eine Messung erfolgen, aus der Schlüsse gezogen werden um das Dunkle auch beschreiben zu können, …

    Geht’s noch ein wenig mehr vage, bitte? Was soll gemessen werden?!?

    Und: falls es dir noch nicht aufgefallen ist: in den letzten Jahren werden ständig kosmologische Messungen durchgeführt, deren Ziel es ist, den Parameter w und seine zeitliche Entwicklung näher zu bestimmen. Das *ist* also eine Messung, deren Ziel es ist, “das Dunkle zu beschreiben”.

    …ansonsten verliert diese Theorie ihre Berechtigung, eine bessere zu sein als andere Theorien, die diese dunkle Energie nicht brauchen um das Universum zu beschreiben.

    Und welche Theorien sollen denn das bitte schön sein? Solche Andeutungen hast du inzwischen auch schon mehrmals gemacht – aber jedesmal, wenn ich dich auffordere, konkret zu werden, kneifst du den Schwanz ein.

  35. #35 Akino
    3. Februar 2010

    @Bjoern, du brauchst dich nicht zu entschuldigen, es ist kein Problem für mich, wenn du später, als du geplant hast antwortest, schliesslich ist niemand verpflichtet überhaupt zu antworten.

    Nein, das ist falsch; es gibt noch weitere Belege.

    Gut, es gibt die Entdeckung eines Galaxienhaufens mit einer 1000fach grösseren Masse der Milchstrassengalaxie, die ca. 7,7 Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Daraus schliesst man, das es mehr grössere Galxienhaufen geben müsste, die durch die Gravitation anwachsen, als bis jetzt entdeckt wurden, wenn es nicht die dunkle Energie geben würde, die der Gravitation entgegenwirken würde. Desweiteren wurden Gravitationslinseneffekte endeckt die mehrere Quasare( Galaxienkern) zeigen, deren Lichtstrahlen von einer davorliegenden Galaxie gebeugt wurden, wo nur ein Quasar vermutet wird, was auch auf die dunkle Energie zurückzuführen ist; das nur in Kurzform. Allerdings sind das auch keine definitiven Belege für die dunkle Energie und somit spielen auch diese keine grössere Violine, als die Rotverschiebung weit entfernter Supernovae, die weiter entfent sind, als die Messung es vermuten lassen. Deshalb bin ich auf die anderen vorhandenen Belege nicht eingegangen.

    Der Zweck der Urknalltheorie war aber nie, den Inhalt des Universums zu beschreiben.

    Von der Tatsache, das sich die Urknalltheorie nicht sich selbst beschreiben kann, mal ganz abgesehen und sie in der Tat alles “sehr gut” beschreibt, bis auf über 70% des Inhalts, der sich dunkle Energie nennt. Sie aber damit so rein gar nichts zu tun haben soll, obwohl mit dieser Annahme, die Beschleunigung der Raumexpansion beschrieben wird, musst du mir nochmal erklären. Wenn sie beschreiben soll wie sich das Universum mit der Zeit ausdehnt, gehört die Beschleunigung der Raumexpansion dazu oder verläuft diese zeitlos?

    Das *ist* also eine Messung, deren Ziel es ist, das “Dunkle zu beschreiben”.

    Das ist mir bekannt. Die Kosmologen versuchen natürlich mit allen Kräften ihre Theorie zu retten, es ist aber die Frage ob sie jemals einen definitiven Beleg finden werden. Hier ist die Frage wieviel Zeit man verstreichen lassen will, bis man auch andere Theorieansätze ernsthaft verfolgen will, für den Fall das dieser definitve Beleg nicht gefunden wird. Man wird doch nicht so vermessen sein, das man glaubt, das man diesen unbedingt finden wird, oder ist dieser gar nicht nötig?

    Und welche Theorien sollen denn das bitte schön sein?

    Mich beschleicht so das Gefühl, das du nur das Standardmodell kennst und ansonsten dich mit anderen Theorien nicht auseinandersetzen willst, weil deine gelernte ja alles sehr gut beschreibt. Deshalb meine Frage, hast du dich jemals ernsthaft mit anderen Theorien auseinandergesetzt, um auch den Vergleich zu haben. Wenn ja welche?