Thema: Umstrittenes Experiment in der Schweiz – Riskieren Physiker den Weltuntergang?

Ich verstehe auch nur die hälfte, aber soweit ich weiß sind der Nachweis der Higgs-Partikel wichtig um das Standmodell der Physik zu untermauern oder zu erweitern.

OmegaPirat

Maurer sind auch Handwerker. Können sie deswegen Klempnern?
Die Angabe Naturwissenschaftler zu sein ist sehr allgemein.

Ich arbeite in einem Chemielabor im Bereich Forschung und Entwicklung. Außerdem war Teilchenphysik jahrelang mein Hobby.

OmegaPirat

Zuerst einmal zur Finanzierung. Ich habe die Zahlen nicht mehr ganz genau im Kopf und um diese Uhrzeit habe ich auch keine Lust mehr danach zu recherchieren, weshalb es sein kann, dass die Zahlen nicht ganz stimmen, allerdings sollte die Größenordnung und die Aussage dahinter korrekt sein.

Der LHC kostete vielleicht 3Mrd. €. Das klingt auf dem ersten Blick sehr viel. Dabei wird das Geld von mehreren Staaten getragen und verteilt sich auf mehrere Jahrzehnte, die das Bauprojekt benötigte. Verglichen zum Gesamtetat aller beteiligten Staaten ist dies fast nichts. Es ist in etwa genauso teuer wie 100km Autobahn.
Desweiteren schließt die Beiteiligung an so einem Projekt nicht die Bekämpfung des Welthungers aus. Wieso sollte man A nicht mehr können, wenn man B macht?

Der Ring an sich 3 Milliarden, plus ca. 1 Milliarde für die Detektoren. Hinzu kommen allein 19 Millionen Euro pro Jahr für die Stromkosten. Nach dem deutschen Durchschnittspreis von ca. 26,8 Millionen pro Kilometer wäre man mit den 3 Milliarden tatsächlich bei ca. 111 Autobahnkilometern. Aber die wären ja wie gesagt auch wirklich "benutzbar". Und nicht nur um irgendwelche Gesetzmäßigkeiten zu prüfen, deren Korrektheit eigentlich eh niemand bezweifelt.

OmegaPirat

Nun ein wenig zur Grundlagenforschung. In der Grundlagenforschung fallen häufig Nebenprodukte ab, die bspw. in der Medizin genutzt werden.
Das medizinische Diagnostikverfahren der Positronen-Emissions-Tomographie konnte entwickelt werden, weil Physiker etwas über die Eigenschaften von Elementarteilchen wissen wollten, wozu sie Teilchenbeschleuniger brauchten. Teilchenbeschleuniger sind für die Medizin ziemlich wichtig geworden. Das wissen Außenstehende nur nicht. Das war nur ein Beispiel von vielen. Ebenso wirft der Entwurf des LHCs Nebenprodukte ab. Außerdem wurde er nicht gebaut nur um das Higgs-Boson nachzuweisen. Das Higgs-Boson ist wegen seiner fundamentalen Bedeutung nur in den Medien sehr dominant. Dabei handelt es sich nur um ein Experiment von vielen, die in den nächsten Jahrzehnten durchgeführt werden. Man versucht soviel rauszuholen, wie es nur irgendwie möglich ist.

Ich kenne es eher so, daß die wirklich brauchbaren Geschichten eher Zufallsprodukte sind, die bei Forschungen in ganz anderen Richtungen abfallen. Also ich habe noch nicht gehört, daß bei Grundlagenforschungen groß was rum gekommen ist.

Das man das natürlich möchte ... ziehe ich nicht in Zweifel. Allerdings sind die Effekte, die in so kleinen Strukturen vorkommen so andersartig als in der Makro-Welt, daß ich da auch meine Zweifel bekomme ob viel "sinnvolles" abfallen wird. und bisher geben mir die Fakten wohl eher recht ... immerhin läuft das Kind auch nicht erst seit gestern.

OmegaPirat

Vor ein paar hundert Jahren hat man auch geglaubt, dass die Zahlentheorie nur für die Mathematik zweckmäßig sei, aber nie außerhalb derer eine Bedeutung erlangt. Die RSA-Verschlüsselung basiert aber darauf, nur um mal ein Beispiel zu nennen.

Außerdem ist dieser Wissenzweig der Fundamentalste, den es in der Wissenschaft gibt. Fundamentaler geht es bisher nicht. Das wäre vielleicht eine Theorie, die die postulierten Symmetrien erklärt. Das gibts aber noch nicht mal im Ansatz.

Eben ... vielleicht findet man den Punkt, an dem die großen Theorien alle zusammen finden. Vielleicht aber auch nicht.

Klar ist das spannend und könnte die Menschheit auch irgendwann mal einen großen Schritt voran bringen. Aber wir haben derzeit sicher wichtigere Probleme, um die zu kümmern sich lohnen würde.

Grundlagenforschung ist halt wichtig, aufgrund Grundlagenforschung sind heute die Naniten ein Forschungsgebiet, welches auf Neue Medikamente für Krebsfälle entwickelt. Ob es nun um ähnliche oder gar die selbe Forschung in der Grundlage geh weiß ich nicht aber, jedes Wissen was das Standardmodell der Physik beweißt oder erweitert oder sogar verändert ist wichtig um neue Erkenntnisse zu erhalten wie die Naturgesetze des Universum funktionieren und je mehr man kennt desto mehr kann man mit diesen Wissen anfangen. So sehe ich das.

Ich bin auch der Meinung, dass wir lieber Milliarden von Geldern in selbst verursachte Probleme stecken sollten, die bereits Morgen schon gelöst sein könnten, wenn es nur irgendwen interessieren würde.
Forschung und Erkenntnis haben es gar nicht verdient, in unserer heutigen und immer kritischen Weltuntergangslage, auch nur einen Cent abzukriegen.

ARRMATEY

Ich bin auch der Meinung, dass wir lieber Milliarden von Geldern in selbst verursachte Probleme stecken sollten, die bereits Morgen schon gelöst sein könnten, wenn es nur irgendwen interessieren würde.
Forschung und Erkenntnis haben es gar nicht verdient, in unserer heutigen und immer kritischen Weltuntergangslage, auch nur einen Cent abzukriegen.

Forschung und Erkentnnis können auch bereits bestehende Probleme bekämpfen und lösen.

Yuudai

Forschung und Erkentnnis können auch bereits bestehende Probleme bekämpfen und lösen.

ich glaube er hat das ironisch gemeint.

OmegaPirat

ich glaube er hat das ironisch gemeint.

Die sehe ich in seiner ersten Aussage welche mit der zweiten zusammenhängt, nicht. Ich hoffe, ich täusche mich!

Yuudai

Die sehe ich in seiner ersten Aussage welche mit der zweiten zusammenhängt, nicht. Ich hoffe, ich täusche mich!

Ich habe es aufgrund dessen, was ich bereits so über ARRMATEY gelesen habe, geschlossen.
Außerdem waren die beiden Aussagen zu übertrieben und ich traue ihm nicht die Naivität und Kurzsichtigkeit zu, zu glauben dass die Probleme in der Welt von heute auf morgen gelöst wären, wenn man Forschungsgelder für eine direktere Hilfe einsetzen würde.
Ich kann mich allerdings auch irren.

Natürlich war das Ironie. Nur weil irgendwo auf der Welt was schief läuft, müssen Forscher auf ihre Arbeit verzichten?
Es werden tagtäglich höhere Summen für "Lösungen" ausgegeben, die in Wahrheit entweder Probleme erst schaffen, oder sie nicht ansatzweise bekämpfen.
Kein Forschungsinstitut hat auf Gelder zu verzichten, nur weil die Pseudo-Probleme der Politik seit Jahrhunderten die gleichen sind.

Obwohl man sich schon darüber streiten darf, was für schwachsinnige Studien und Forschungen es teilweise gibt.
Manchmal kommt mir das so vor wie Kinder, die jeden Monat einen Chemiebaukasten in Millionenhöhe erhalten. Aber es kommt nie was nützliches dabei raus, sondern es wird einfach nur der Forscherdrang des Menschen durch Fremdfinanzierung befriedigt. Na ja, es gibt auch noch andere "Jobs" die teilweise überflüssig sind, aber von etwas muss der Mensch ja leben

Auf der anderen Seite gibt es auch sinnvolle und höchst interessante Projekte, die völlig unspektakulär wirken. Oder man hört ja auch oft Kritik an der Weltraumforschung, a la: "Investiert das Geld doch lieber in unseren Planeten, wir haben nur diesen einen". Ja genau, und irgendwann ist dieser eine Planet weg, weil es die Sonne z.b einen feuchten intressiert was wir möchten

Der Zeitpunkt wird kommen wo wir uns, nicht mal selbst verschuldet, einen neuen Planeten suchen müssen.

Jup selbst wenn wir nicht unseren Planeten unbewohnbar machen macht das die Sonne in ca 900 Millionen selbst (sie wird einfach zu heiß, als das wir mit unseren jetztigen Technik überlebene könnten (von der Vegetation und Tierwelt ganz zu schweigen),

Das Schweizer Exprediment soll außerdem, wenn ich das richtig verstanden habe, helfen die Dunkle Energie und die Dunkle Materie zu begreifen und erklären (kann sein das ich mich ihre).

ZhaoYun

Das Schweizer Exprediment soll außerdem, wenn ich das richtig verstanden habe, helfen die Dunkle Energie und die Dunkle Materie zu begreifen und erklären (kann sein das ich mich ihre).

Das stimmt. Übrigens könnte das Higgsfeld selbst sogar eine teilerklärung der dunklen Energie liefern. Denn ein homogenes isotropes Feld führt zu einem negativen Druck.

OmegaPirat

Das stimmt. Übrigens könnte das Higgsfeld selbst sogar eine teilerklärung der dunklen Energie liefern. Denn ein homogenes isotropes Feld führt zu einem negativen Druck.

Was wohl nie eine Eklärng der Theorie Dunkler Energie sein dürfte, oder verstehe ich etwas falsch? Mal angenommen Higgs Teilchen gäbe es - es gibt noch keinen Nachweis - wäre kaum eine Erklärung für die vermutete Dunkle Energie gefunden. Das bekannte "Hubble-Gesetz" zun beweisen kann es ja wohl kaum sein.

Unter "negativem Druck" verstehe ich zuvorderst erst einmal (Widerstand gegen einen) "Zug" - bin ich da bei dir?


http://www.scienceforums.net/latex/img/8281a7b07dbfa0951d5190070a8f9f56-1.png

Eine recht bekannte Ausgangsformel, oder? Ich bin leider nur wenig Phyisker, und vielleicht ist sogar meine Ableitung falsch, aebe negativer Druck muß von etwas innerhalb der Sphäre herrühren. und es gilt immer noch _ "Je weniger Materie die Sphäre umschließt desto stärker wird der negative Druck.

Lass mich gerne von anderem überzuegen, is nur Hobbywissen...

Es gibt bereits eine Erklärung für die Dunkle Energie, nur keinen Nachweis.
Einsteins Gleichungen ergeben sich, vereinfacht gesagt, durch Integration. Mathematisch korrekt hieße das eine Integrationskonstante c der integrierten Gleichungen angehängt werden muss. Einstein nannte diesen Summanden kosmologische Konstante. Im physikalischen Kontext könnte diese Konstante ein beliebiges Vorzeichen haben oder identisch Null sein. Die beobachtete Expansion des Universums legt jedoch nahe, diese Konsante größer Null zu setzten.
Abseits von Einstein interpretiert man die kosmologische Konstante als zeitlich konstante Energiedichte des Vakuums. Die Dunkle Energie stellt die Verallgemeinerung auf zeitlich veränderliche Energiedichten.

Ich kann nicht behaupten Omegas Kommentar wirklich richtig verstanden zu haben (Astro haben wir noch nicht), aber ich verstehe es so:
Das Higgsfeld ist ein Skalarfeld (homogen, isotrop). Sollte die Dunkle Energie ebenfalls ein skalares Feld sein, müsste die Vakuumenergiedichte konstant sein folglich also rho_vac=-p/c².

Kann aber auch vollkommene scheiße sein

Also so wie ich es verstehe.

Laut unseren bisherigen Verständnis dehnt sich das Universum aus aber es müsste dank der Gravitation immer langsamer werden.
Beobachtungen von Supernovae ergaben jedoch, dass das Universum sich nicht nur nicht verlangsamt sondern auch noch schneller expandiert.

Daher muss eine Unbekannte unsichtbare Kraft das Universum weiter auseinanderziehen, diese nicht fassbare Kraft nennt man Dunkle Energie.

Ähnlich verhält es sich mit Dunkler Materie auch diese kann man nicht sehnen, aber man kann die Auswirkungen auf die Umgebung beobachten, wenn ich das alles richtig wiedergeben kann.
Außerdem hat man wenn ich mich recht entsinne festgestellt das der größte Teil des Universum aus nicht sichtbarer Materie besteht und das der Sichtbare Teil glaube nur zwischen 20 und 30 % liegt.
Mit dem nachweis der Higgsteilchen glaube ich (bin nicht sicher) könnte man eines dieser beiden bekannten aber unbewiesen Variablen besser verstehen.

Wie gesagt kann gut möglich sein das ich hier was durcheinander bringe aber ich glaube so das gehört zu haben.

ZhaoYun

Laut unseren bisherigen Verständnis dehnt sich das Universum aus aber es müsste dank der Gravitation immer langsamer werden.
Beobachtungen von Supernovae ergaben jedoch, dass das Universum sich nicht nur nicht verlangsamt sondern auch noch schneller expandiert.

Dann hätte es sich ja gar nicht ausdehnen dürfen!

ZhaoYun

Daher muss eine Unbekannte unsichtbare Kraft das Universum weiter auseinanderziehen, diese nicht fassbare Kraft nennt man Dunkle Energie.

Dunkle Energie und Masse werden vermutlich nur Platzhalter bzw. Synonyme für noch nicht bekannte Zusammenhänge sein. Ich bin nun definitv zu wenige Physikerin um das begründen zu können, aber sehe es mal traditionell. Schon immer gab es Annahmen von Bedingungen die später sehr gut erklärt werden konnte. Biologen haben zum Beispiel heraus gefunden, dass Kinder nicht durch einen Gott in den Mutterbauch gesetzt werden.

@Justine Die Expandierung des Universums ist durch die Kraft des Urknall entstanden und wirkt noch bis heute für die weitere Expandierung des Universum.
Die Gravitation sollte diese weiter und weiter abschwächen. Die verstärkte Expandierung des Univerum beweist das die Kraft des Urknalls nicht die einzige Komponente bei der Vergrößerung des Universum ist.

Ein bißchen wie du es im 2. Absatz es siehst sehe ich es auch, aber man kennt ja die Wirkung dieser Unbekannten Energie und sie ist deswegen nicht mehr ganz unbekannt sondern nur nicht komplett erforscht.

Wenn Graviation die Anziehung von Massen ist, was spricht dagegen, das flüchtende Massen beschleunigen, je mehr sie aus dem Zentrum gelangen? Wir nutzen diese Eigenschaft vielfältig....

Galaxiedrifts beschreiben keine Relativbewegung, sondern die Zunahme von Raumzeit. Diese Zunahme findet beschleunigt statt

Justine

Was wohl nie eine Eklärng der Theorie Dunkler Energie sein dürfte, oder verstehe ich etwas falsch? Mal angenommen Higgs Teilchen gäbe es - es gibt noch keinen Nachweis - wäre kaum eine Erklärung für die vermutete Dunkle Energie gefunden. Das bekannte "Hubble-Gesetz" zun beweisen kann es ja wohl kaum sein.


Unter "negativem Druck" verstehe ich zuvorderst erst einmal (Widerstand gegen einen) "Zug" - bin ich da bei dir?

Ich habe nicht ganz verstanden worauf du hinaus willst, aber ich erkläre es mal ausführlicher.

Betrachte eine Spiralfeder. Diese Spiralfeder hat eine Masse und baut infolgedessen ein Gravitationsfeld auf. Nun drückst du die Feder zusammen. Dadurch übst du auf die Feder einen Druck aus und die Feder übt einen Druck auf dich aus. Es baut sich eine Druckenergie auf. Nach der allgemeinen Relativitätstheorie (ART) trägt jede Energieform zu einem Gravitationsfeld bei. D.h. die zusammengedrückte Feder baut ein stärkeres Gravitationsfeld auf als die entspannte Feder, da schließlich noch die Druckenergie ihren Beitrag liefert. Da die Kopplungskonstante zwischen der Energiedichte und der Raumzeit winzig ist, liegt dies natürlich weit außerhalb des Messbaren, aber prinzipiell ist es so.
Den Druck, den die Feder auf dich ausübt, ist ein positiver Druck. Würde die Feder einen negativen Druck ausüben, würde es bedeuten, dass die Feder deine Hand - mit der du sie zusammendrückst - nicht auseinanderdrücken will, sondern ansaugt. In dem Fall käme es zu einer Energieabnahme und damit zu einer Verringerung der Gravitationskraft.

Um dies weiter zu verdeutlichen, betrachten wir nun einen Kasten in einem Vakuum. In dem Kasten befindet sich ein Gas. In der Regel würde dies dazu führen, dass sich die kastenwand nach außen beult, weil im Kasten ein Überdruck herrscht. Gäbe es ein Gas, welches negativen Druck erzeugt, würde dies bedeuten, dass die Kastenwand aufgrund des Gasdrucks nach innen gezogen wird, obwohl außerhalb des Kastens ein Vakuum vorliegt. Das versteht man unter negativem Druck. So ein Gas gibt es meines Wissens nach nicht, aber es gibt Felder, die diesen Effekt bewirken. Negativer Druck führt zu einer negativen Druckenergie und da dies mit der Gravitationskraft zusammenhängt, führt dies zu einer Abstoßung, d.h. mit anderen Worten, dass dunkle Energie eine abstoßende gravitative Wechselwirkung bewirkt

Die zeitliche Entwicklung der Raumzeit hängt widerum eng mit der gravitativen Wechselwirkung zusammen.

Ich hoffe, dass es jetzt verständlicher wurde. Es ist schwierig dies zu erklären und dabei komplett auf Mathematik zu verzichten.

ARRMATEY

Es gibt bereits eine Erklärung für die Dunkle Energie, nur keinen Nachweis.
Einsteins Gleichungen ergeben sich, vereinfacht gesagt, durch Integration. Mathematisch korrekt hieße das eine Integrationskonstante c der integrierten Gleichungen angehängt werden muss. Einstein nannte diesen Summanden kosmologische Konstante. Im physikalischen Kontext könnte diese Konstante ein beliebiges Vorzeichen haben oder identisch Null sein. Die beobachtete Expansion des Universums legt jedoch nahe, diese Konsante größer Null zu setzten.

Die dunkle Energie ist eigentlich die vorläufige Bezeichnung für etwas was man noch nicht kennt. Die kosmologische Konstante ist nicht die Erklärung der dunklen Energie, sondern sie wirft die Frage nach der dunklen Energie erst auf.
Eigentlich geht es bei der Einführung der kosmologischen Konstanten darum, dass die Feldgleichungen in ihrer Standardform nicht korrekt die zeitliche Entwicklung der Raumzeit beschreiben und wie man die Feldgleichungen nun erweitern kann, so dass sie weiterhin forminvariant gegenüber Koordinatentransformationen sind und divergenzfrei bleiben. Da gibts eigentlich nur die Möglichkeit einen linearen Term (linear in den Komponenten des metrischen Tensors) zu addieren und die Feldgleichungen ergeben sich nicht (auch nicht formal) durch eine Integration, sondern durch fundamentale physikalische Überlegungen und dem Konzept der Parallelverschiebung.

Man fordert, dass die Feldgleichungen für kleine Energiedichten in das newtonsche Gravitationsgesetz übergehen. Weiterhin fordert man, dass die Quelle des Gravitationsfeldes ein Energie-Impuls-Tensor ist, was eine logische Verallgemeinerung zur einfachen Massendichte, bzw. Energiedichte ist.
Die Divergenz des Tensors muss verschwinden damit die Energie- und Impulserhaltung nicht verletzt ist.
Auf der anderen Seite der Gleichung muss ein Tensor G gleicher Stufe stehen. Dessen Divergenz muss dann zwangsläufig ebenfalls null sein. Dieser muss symmetrisch sein, da der Energie-Impuls-Tensor symmetrisch ist. Die Krümmung führt man über das Konzept der parallelverschiebung ein und bringt dies in Verbindung zu G. Dass auf beiden Seiten der Gleichung Tensoren gleicher Stufe stehen, gewährleistet die kovarianz.
So in etwa ist die grobe Richtung, wie man auf die Feldgleichungen kommt.

Es gibt keine strenge Ableitung der Gleichungen im mathematischen Sinne, sondern sie bilden das Fundament der ART. Allerdings weiß man aus Intuition, Erfahrung und logischen Überlegungen, dass - sofern die Gravitation über eine Raumzeitgeometrie beschrieben werden kann - die Gleichungen nicht viel anders aussehen können. Es gibt aber Variationen der Gleichungen und man ist sich eben nicht sicher welche Form der Gleichungen jetzt die beste ist. Eine Variation besteht in dem Hinzufügen eines linearen Terms mit kosmologischer Konstante. Ein anderer Ansatz wird mit der TeVeS-Theorie verfolgt, für die es momentan aber eher schlecht aussieht.

Justine

Wenn Graviation die Anziehung von Massen ist, was spricht dagegen, das flüchtende Massen beschleunigen, je mehr sie aus dem Zentrum gelangen? Wir nutzen diese Eigenschaft vielfältig....

Diesen Satz verstehe ich nicht. Was für ein Zentrum? Das Universum hat kein Zentrum.