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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 15 10. 2020 17:59 #77874

Am Ende des Videos wird die Möglichkeit aufgeworfen, dass die starke Beschleunigung von Elektronen im Zentrum der Milchstraße durch Vernichtungsstrahlung von Dunkler Materie hervorgerufen werden könnte.

Da kommen mir zwei Fragen:

- Wieso nehmen wir die DM - Anti-DM- Vernichtungsstrahlung nur indirekt über die Beschleunigung von Elektronen wahr? Warum können wir entsprechende Photonen nicht auch direkt messen?

- Würde das Auftreten einer DM - Anti-DM Vernichtung bedeuten, dass laufend DM- und Anti-DM-Teilchen irgendwie entstehen müssten? Oder wäre tatsächlich vorstellbar, dass vereinzelte Anti-DM-Teilchen von kurz nach dem Urknall bis (fast) heute überlebt haben?

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 15 10. 2020 22:27 #77882

Zum Thema DM und Strahlung habe ich etwas gefunden, aber eine Antwort ist dort auch nicht.

www.thphys.uni-heidelberg.de/~wolschin/spektrum_orakel.pdf

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 15 10. 2020 22:49 #77886

Gibt es überhaupt Hinweise, dass DM - Teilchen auch Antiteichen haben können?

Und wenn es sie gibt, wie sollen aus deren Annihilation dann Photonen entstehen, wie wir sie kennen?

Wenn Photonen, dann DM - Photonen. Aber dann passt der Begriff Photonen irgendwie nicht mehr.

Thomas

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 16 10. 2020 00:06 #77888

Thomas schrieb: Gibt es überhaupt Hinweise, dass DM - Teilchen auch Antiteichen haben können?

Nein, aber alle Teilchen haben Antiteilchen, wenn ich nicht irre, wird aber auch erwogen, dass DM sein eigenes Antiteilchen sein könnte wie das Photon.

Thomas schrieb: Und wenn es sie gibt, wie sollen aus deren Annihilation dann Photonen entstehen, wie wir sie kennen?

Das wäre die ganz normale Folge, das hat nichts damit zu tun, ob DM mit Photonen reagiert. Das ist allein eine Frage der Energie.

Thomas schrieb: Wenn Photonen, dann DM - Photonen.

Dieser Begriff steht für eine theoretische Wechselwirkung zwischen zwei DM-Teilchen.
www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405428320300058

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 16 10. 2020 00:18 #77889

Haha,
den Begriff DM - Photonen, den hab ich mir gerade selbst ausgedacht. Wusste gar nicht, dass andere auch über so etwas nachgedacht haben. Aber eigentlich naheliegend!

DM - Bosonen, nennen wir sie mal so, gibts da mehr davon? Hahaha....

Thomas

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 16 10. 2020 15:27 #77910

Thomas schrieb: Haha,
DM - Bosonen, nennen wir sie mal so

Naja eigentlich heißen sie bisher meist "dunkle Photonen", aber vielleicht bürgert sich ja DM-Photonen ein.

Thomas schrieb: gibts da mehr davon? Hahaha....

Sagen wir mal so: Der Phantasie sind keine Grenzen gesetzt.
Für meinen Geschmack ist das eher SciFi, bisher steht DM für ein ungeklärtes Phänomen, den Wortbestandteil M=Materie sollte man noch nicht überstrapazieren. Zumindest fehlt mir ein logischer Grund für dunkle Photonen.

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 29 10. 2020 08:39 #78469

Hallo ClausS,
die Radiosignale aus der UKW-Karte entspricht Synchrotronstrahlung, von der angenommen wird, dass sie von Elektronen und deren Antiteilchen, den Positronen, stammt. Beide Teilchentypen entstehen gemäß dem Modell in Annihilationskaskaden von Dunkler Materie. Das heißt, die Gammastrahlung aus der Vernichtung Dunkler Materie ist so hochenergetisch, dass sie Elektron-Positron-Paare erzeugt.
Einige Autoren leiten aus den Fermi-Daten Massen der Dunkle-Materie-Teilchen von 30 Gigaelektronenvolt ab.
Quelle: arxiv.org/pdf/2005.11962.pdf
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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 30 10. 2020 00:18 #78497

Hallo Andreas,

ich komme da ins Stolpern.
Gammastrahlung aus der Vernichtung ( =Annihilation) von Teilchen und Antiteilchen der DM?

Wenn diese Hypothese stimmen würde, dann gäbe es eine Art energetischen Übergang von der einen Materieform in die andere.
Bisher glaubte man, dass DM nur gravitativ wechselwirkt und nicht elektromagnetisch mit der uns bekannten Materie in Verbindung steht.

Ist das tatsächlich nur eine Frage sehr hoher Energien, die wir mit unseren Experimenten nicht erreichen können?

Thomas

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 30 10. 2020 10:17 #78500

Lieber ClausS,
die Radiosignale aus der UKW-Karte entspricht Synchrotronstrahlung, von der angenommen wird, dass sie von Elektronen und deren Antiteilchen, den Positronen, stammt. Beide Teilchentypen entstehen gemäß dem Modell in Annihilationskaskaden von Dunkler Materie. Das heißt, die Gammastrahlung aus der Vernichtung Dunkler Materie ist so hochenergetisch, dass sie Elektron-Positron-Paare erzeugt.
Einige Autoren leiten aus den Fermi-Daten Massen der Dunkle-Materie-Teilchen von 30 Gigaelektronenvolt ab.
Quelle: arxiv.org/pdf/2005.11962.pdf
Gruß, Andreas Müller

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 30 10. 2020 12:53 #78508

Thomas schrieb: Hallo Andreas,

ich komme da ins Stolpern.
Gammastrahlung aus der Vernichtung ( =Annihilation) von Teilchen und Antiteilchen der DM?

Korrekt, genau so hat es Andreas gesagt.

Thomas schrieb: Wenn diese Hypothese stimmen würde, dann gäbe es eine Art energetischen Übergang von der einen Materieform in die andere.
Bisher glaubte man, dass DM nur gravitativ wechselwirkt und nicht elektromagnetisch mit der uns bekannten Materie in Verbindung steht.

Annihilation und Paarbildung hat auch mit Elektromagnetismus nicht das Geringste zu tun.

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 30 10. 2020 21:14 #78540

Paarbildung heißt, dass aus hochenergetischen Gammaphotonen ein Elektron und ein Positron bildet.
Und Annihilation heißt, dass sich beide wieder vernichten und die dabei entstehende Energie in Form von Gammaphotonen abgestrahlt wird.

Wenn das nichts mit Elektromagnetismus zu tun hat, ja mit was denn sonst?

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 30 10. 2020 21:51 #78544

Thomas schrieb: Wenn das nichts mit Elektromagnetismus zu tun hat, ja mit was denn sonst?

Paarbildung und Annihiltion sind zwei Seiten der selben Medaille
E = c2m = f·h
f·h → m++m- Paarbildung
m++m- → f·h Annihilation
Mit dem Superfix "-" ist dabei Antimaterie gemeint, das hat erst einmal gar nichts mit einer Ladung zu tun. Mit f·h ist ein oder mehrere Photonen gemeint. Im gegebenen Fall mag die Gleichung natürlich komplizierter sein, etwa weil in Form von Neutrinos diverse Erhaltungssätze erfüllt werden müssen, aber derartige Details sind mir nicht bekannt.

Elektromagnetisums ist vor allem die Anziehungskraft zwischen gegensätzlichen Ladungen und die Abstoßung gleichnamiger Ladungen.

Annihilation ereignet sich zwischen Materie und Antimaterie und ist von Ladungen im Allgemeinen unabhängig (zB Neutron und Antineutron)

Zwischen Proton und Elektron gibt es zwar elektromagnetische Anziehung aber keine Annihilation.

Und wie man an Proton und Elektron sieht, genügt die elektromagnetische Anziehung in der Regel nicht, um beide miteinander zu verschmelzen.

Die Phänomene haben grundsätzlich gar nichts miteinander zu tun. Die Paarbildung erst Recht nicht.

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 30 10. 2020 22:26 #78550

Die Paarbildung erzeugt keine Neutronen und Antineutronen. Unter Paarbildung versteht man die Entstehung von Elektron und Positron, dem Antiteilchen des Elektrons.

Beide tragen entgegengesetzte Ladungen und ziehen sich infolgedessen an. Das ist bereits ein wesentliches Element des Elektromagnetismus.
Sie Annihlieren, indem sie verschmelzen, sich wieder in Energie umwandeln und als Photonen davonfliegen.
Sowohl Photonen, als auch Ladungen sind die Grundlage des Elektromagnetismus.

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 31 10. 2020 11:14 #78581

Bei wikipedia habe ich für mich ein paar Erkenntnisse gewonnen:

de.wikipedia.org/wiki/Paarbildung_(Physik)

Unter Paarbildung, auch Paarerzeugung, versteht man in der Teilchenphysik die Bildung eines realen, beobachtbaren Teilchen-Antiteilchen-Paares. Die stets vorhandenen virtuellen, nur indirekt beobachtbaren Paare (siehe Vakuumpolarisation) sind mit dem Begriff im Allgemeinen nicht gemeint.

Dass die Bildung eines Elektron-Positron-Paares nur bei Wechselwirkung des Photons mit einem Teilchen (hier dem Atomkern), aber nicht im Vakuum beobachtet wird, lässt sich mit der allgemeingültigen Impulserhaltung erklären. Dazu folgendes Gedankenexperiment für den Grenzfall einer Photonenenergie von gerade Eγ, womit die kinetische Energie der erzeugten Teilchen null ist: Im Ruhesystem der beiden durch Paarbildung entstandenen Teilchen haben diese zusammengenommen einen Impuls von null. Ein Photon hat aber in jedem Bezugssystem dieselbe Vakuumlichtgeschwindigkeit c und somit in diesem System auch einen Impuls der Größe Eγ / c. Daher können die beiden Teilchen mit ihrem Gesamtimpuls null nicht die einzigen nach dem Prozess vorhandenen Teilchen sein. Vielmehr erfolgt die Paarbildung nur, wenn ein zusätzliches Teilchen, in diesem Fall der Atomkern, den Impuls aufnimmt.

Auch durch Stöße sehr energiereicher Photonen untereinander können reale Elektron-Positron-Paare erzeugt werden.

Beim Übergang eines angeregten Atomkerns in einen Zustand geringerer Energie kann bei genügender Energiedifferenz auch eine Innere Elektron-Positron-Bildung auftreten.


de.wikipedia.org/wiki/Antineutron

Antineutronen können zum Beispiel bei der Annihilation von beschleunigten hochenergetischen Elektronen und Positronen erzeugt werden:
Elektron + Positron --> Neutron + Antineutron


(in den Zitaten ist teilweise die Formatierung angepasst)

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Fragen zu Bilder der Astrophysik UKW Radiokarte der Milchstr. von Andreas Müller 31 10. 2020 18:35 #78607

Mit der nötigen Energie entsteht jedes beliebige Teilchen (Paar), denn sonst gäbe es keine Materie im Universum sondern nur Elektronen und Positronen.

wiki:
Im engeren Sinn wird unter Paarbildung die – historisch zuerst bekannte – Erzeugung eines Elektron-Positron-Paares aus einem energiereichen Photon verstanden. Heute sind jedoch beispielsweise auch die Bildung von Myon-Antimyon- oder Proton-Antiproton-Paaren bekannt. In jedem Fall tritt der Vorgang nur dann auf, wenn die verfügbare Energie mindestens gleich der Summe der Ruheenergien der zu erzeugenden Teilchen ist.

wiki:
Als primordiale Nukleosynthese wird die Entstehung von Atomkernen im frühen Universum bezeichnet. Nach Ende der Inflation, also nach etwa 10−30 s, sank die Temperatur auf 1025 K ab. Es bildeten sich Quarks und Anti-Quarks, die Bausteine der heutigen schweren Teilchen (Baryogenese)

Thomas schrieb: Die Paarbildung erzeugt keine Neutronen und Antineutronen. Unter Paarbildung versteht man die Entstehung von Elektron und Positron, dem Antiteilchen des Elektrons.

Beide tragen entgegengesetzte Ladungen und ziehen sich infolgedessen an. Das ist bereits ein wesentliches Element des Elektromagnetismus.
Sie Annihlieren, indem sie verschmelzen, sich wieder in Energie umwandeln und als Photonen davonfliegen.
Sowohl Photonen, als auch Ladungen sind die Grundlage des Elektromagnetismus.

Abgesehen davon, dass die die Entstehung von Teilchenpaaren aus Energie ganz allgemein als Paarbildung bezeichnet wird, hat die Paarbildung ohnehin nichts mit Elektromagnetismus zu tun.

Der Elektromagnetismus bescheibt Kräfte zwischen Ladungen und nicht die Paarbildung.

Paarbildung bezeichnet die Entstehung von Teilchenpaaren und nicht die Kräfte zwischen Ladungen.

Und ganz allgemein: Paarbildung behandelt Teilchen während Elektromagnetismus das Verhalten von Ladungen beschreibt.

Dass viele Teilchen geladen sind und Ladung ohne Teilchen undenkbar wäre, ändert daran nichts.

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