Wie sag ichs meinem Alien? Teil 7: Spieglein, Spieglein an der Wand

Die Natur liebt Symmetrien, aber wäre alles streng symmetrisch, gäbe es gleich viel Materie und Antimaterie und niemand könnte sich an Symmetrien erfreuen...(Ich bin mir sicher, dass sich Photonen nicht zu freuenden Wesen zusammenfinden können, und mehr als Photonen gäbe es bei Teilchen- Antiteilchen-Symmetrie nicht).

Folgende Symmetrien sind für uns wichtig:

C-Symmetrie: 
Tauscht man Teilchen T durch Antiteilchen AT  aus, bleibt alles beim Alten...

P-Symmetrie: 
Spiegelt man etwas (durch einen echten Spiegel im Raum), so ist der Spiegelvorgang identisch im Ablauf wie der ursprüngliche Vorgang

T-Symmetrie: 
Lässt man die Zeit rückwärts ablaufen, so ändert sich nichts...

Nun kommen wir zu den Kombinationen:

CPT -Symmetrie:
T gegen AT austauschen, Zeit rückwärtslaufen lassen und spiegeln...und schon läuft alles wie bisher..

Unsere bis höchste Genauigkeiten überprüften Modelle der Quantentheorie und der Relativitätstheorie würden nur funktionieren, wenn CPT-Symmetrie gilt.
Daran zweifelt niemand!

CP-Symmetrie:
T gegen AT austauschen und Spiegeln...

1956 zeigten Lee und Yang, dass die schwache Wechselwirkung (die für die Radioaktivität verantwortlich ist) die P-Symmetrie verletzt, Wu brachte im selben Jahr den experimentellen Nachweis dafür. Der gespiegelte Antimaterie-Prozess kann nicht stattfinden.
Im nächsten Post schieben wir dazu mal Infos rein...
Wenn P verletzt ist, dann wird aber vielleicht CP - Symmetrie erhalten sein?
Genau das ist auch nicht der Fall!

Wenn nun die CP-Symmetrie verletzt ist, dann muss auch die T-Symmetrie verletzt sein, damit CPT-Symmetrie gilt (die beiden Symmetrieverletzungen heben sich auf).
Es müsste also einen Unterschied machen, ob man Prozesse in die Zukunft oder in die Vergangenheit laufen lässt.

Die Verletzung der CP-Symmetrie gibt uns nun eine Möglichkeit Materie und Antimaterie absolut zu unterscheiden und das Kriterium auch unserem Alien zur Überprüfung und Anwendung zu benennen.

Das zu verstehen, wird Aufgabe der nächsten Posts sein...

Ich sagte ja, der Weg wird lang und steinig....aber in etwa 5...6 Posts haben wir es...

Jetzt müssen wir erst noch einmal etwas mehr über die schwache Wechselwirkung erfahren...und dazu brauchen wir beide Hände, die linke und die rechte..., weil...Quanten habenn auch zwei Hände...

Bild: E.Widmann, Hyper Structure of Antihydrogen, mit Ergänzungen von mir

Zwei Sicheln am Himmel

Wir haben seltsames Wetter, gegen Abend reißen die Wolken kurz auf, danach zieht es zu...heute hat es sogar geregnet.
Aber ausreichend Zeit von der Dachterrasse des Schülerforschungszentrums Mond und Venus um 17.50 Uhr zu fotografieren.
Der Mond hat einen leichten Hof, d.h. die Nebelwand vor ihm beugt sein Licht an den Wassertropfen.
Trotzdem erkennt man gut die Kraterwelt. Insbesondere der Krater Theophilus fällt auf, die Spitze seines Zentralkegels steht im Sonnenlicht und besonders die Westwand. Über Theophilus sieht man die Spitzen einer weiter nach Norden gewundenen Gebirgskette (ohne Namen), siehe Bild aus Mondatlas von Patrick Moore).

Belichtet man etwas länger, so sieht man auch den Rest der Mondscheibe im Erdlicht leuchten, umgeben vom Hof.

Auch Venus zeigt eine Phase, etwas mehr als Halbvenus. Mit dem 1200 mm Tele kann man sie halbwegs erkennen.

Beteigeuze am Mittwoch

kam mir etwas schwächer vor, habe die Helligkeit um 21.50 Uhr auf 1,7 mag geschätzt...
Im Rahmen der Genaugigkeit der Schätzungen aber immer noch im alten Rahmen...
Orion tauchte in einer Wolkenklücke auf, habe darauf geachtet, dass alle Orionsterne nicht durch Wolken abgeschwächt wurden (überprüfbar am aufgehellten Bild).

Der Mond wandert weiter...: Rheita-Tal und Sonnenaufgang am Hercules

Auch am Mittwoch gestatteten die Wolken kurze Blicke zum Himmel...
Aufnahmen um 17.40 Uhr
Der Mond ist jetzt weiter gewandert und steht oberhalb der Venus.

 

Am Krater Hercules neben Atlas geht die Sonne auf. Und eines der längsten Mondtäler, das Vallis Rheita (510 km lang) ist ebenfalls gut zu sehen.

Wie sag ichs meinem Alien? Teil 6: Erst mal die Gitarre stimmen...

Zustände von Elementarteilchen durch Pfeile beschreiben? Das ist selbst manchem Physiker zu abstrakt. Aber Wellen, ja die kennt er, aus der Physik und der Badewanne...

Deswegen hat sich die Interpretation des Verhaltens der Elementarteilchen (nennen wir jetzt Quanten) durch Wellen durchgesetzt...Die Frage Welle oder Teilchen? hat manche stundenlangen Diskussionen heraufbeschworen...Man hätte auch Fragen können: Pfeil oder Teilchen? Aber dazu hatte keiner Lust...
Quanten sind nix von alledem, sie sind halt Quanten...

Wir wissen, dass wir (je nachdem was wir messen wollen) die Neutrinos durch drei Eigenzustände der Massen und drei Eigenzustände der schwachen Wechselwirkung beschreiben können.

Jeder Eigenzustand wird aber auch durch eine Wellenfunktion beschrieben. Das ist eine komplexe Größe und hat eigentlich wenig mit den Wellen in der Badewanne der Physiker zu tun. Aber man darf sich durchaus eine Welle drunter vorstellen, nur keine im Raum ausgelenkte Welle, denn die Auslenkung hier beschreibt die Wahrscheinlichkeit, das Quant in diesem Zustand messen zu können.

Es sind Wahrscheinlichkeitswellen, also Wellen, die es nur im Kopf der Physiker/innen gibt.

Vereinfachen wir wieder alles, in dem wir nur zwei Neutrinosorten betrachten. Zu beiden gehören, da sie unterschiedliche Massen haben, Wellen mit leicht unterschiedlichen Wellenlängen.
Diese überlagern sich und bilden, je nach Phasenlage, die Wellen für das Elektronen- oder das Myonenneutrino.

Was passiert, wenn sich zwei Wellen mit ähnlicher Wellenlänge überlagern? Sie bilden eine Schwebung.
Beim Gitarrenstimmen nutzt man das aus... so lange man die Schwebung hört, sind die beiden Saiten nicht gestimmt.

Bei der Gitarre besteht die Schwebung aus einem sirenenartigen An- und Abschwellen des Tones.
Der Frequenzunterschied bestimmt die Schwebungsfrequenz.

Bei den Neutrinos besteht die Schwebung aus dem abwechselnden Übergang vom Elektronenneutrino ins Myonenneutrino.
Der Massenunterschied bestimmt die Wechselfrequenz.

Also, die Neutrinosorten, die wir durch die schwache Wechselwirkung erfassen können (also die Eigenzustände der schwachen Wechselwirkung) entstehen durch Überlagerung und Schwebung der zu den eigentlichen Massenobjekten gehörenden Wahrscheinlichkeitswellen.

Ich glaube, dass das alles viel abstrakter ist wie mit den Pfeilen...aber viele bevorzugen dieses Wellenbild.

Und es gibt natürlich einen Zusammenhang: Sich drehende Pfeile beschreiben Schwingungen und Schwingungen erzeugen Wellen...

So langsam haben wir alles zusammen, können aufhören unserem Alien beim Gitarre spielen zuzuhören und ihm mitteilen, wie er entscheiden kann, ob die Gitarre aus der gleichen Materieart existiert wie er, bevor er sie anfasst...und ev. sich und die Gitarre zerstört....

Ich hab ja gesagt...es ist ein langer und abstrakter Weg.

Bildcredit: Kamioka Observatory, ICRR 

Beteigeuze am 28.1.

Auch Beteigeuze war einige Stunden am Dienstagabend zu sehen.
Aufnahme: 20.45 Uhr
geschätzte Helligkeit 1,65 mag, d.h. im Rahmen der Schätzfehler unverändert.

Mond-Venus Konjunktion

Es waren wirklich nur einige Wolkenlücken, für vielleicht eine Stunde am Abend sah man die schmale Mondsichel links unterhalb der hellen Venus am SW - Himmel.

So ganz frei war der Himmel nicht, die Mondsichel hatte einen sichelförmigen Hof, sogar um die Venus herum sah man einen kleinen Hof (Beugung des Lichtes an Wassertropfen).
Aber der Erdschein kam etwas durch und auch die Mondkrater waren einigermaßen gut durch den Nebel hindurch zu erkennen.

Aufnahmen um 17.40 Uhr von der Dachterrasse des Schülerforschungszentrums SFN

Sonnenuntergang beim VLT in Chile

 Bei uns ist zur Zeit nur Nebel...da erinnert man sich gerne an den Sonnenuntergang beim VLT, Paranal, Chile im Sommer 2013....

Die letzten Sonnenstrahlen erreichen eine der  großen Kuppeln

Auf der anderen Seite geht der Vollmond auf

Die feuchte Luft wird vom kalten Meer festgehalten

Der Erdschatten taucht hinter einem der Zusatzteleksope auf

Um Mitternacht auf der Beobachtungsplattform, die Kuppeln im Licht des Vollmondes

Wie sag ichs meinem Alien? Teil 5: Konstruktion mit Pfeilen

Gehen wir zuerst noch einmal auf die drei Neutrinosorten ein:

Alle Elementarteilchen tauchen in drei Familien oder Generationen auf, die sowohl in den leichten Elementarteilchen, den Leptonen als auch in den schweren Elementarteilchen, den Quarks auftreten.

atlas.uni.wuppertal.de

Das geladene Lepton der dritten Generation ist das Tau, sozusagen die Großmutter des Elektrons. Taus zerfallen in Myonen und diese in Elektronen, die dann stabil sind.
Jede dieser Generationen zeichnet sich durch eine bestimmte Eigenschaft aus: Taueigenschaft, Myoneneigenschaft, Elektroneneigenschaft. Diese Eigenschaft kann auch von den zugehörigen leichten ungeladenen Leptonen, den Neutrinos, getragen werden. Was das ist wissen wir nicht...aber zur Wechselwirkung msüsen die jeweils gleichen Eigenschaften zusammen kommen: Ein Elektronenneutrino kann was mit einem Elektron anfangen, aber nichts mit einem Myon.

Und deshalb unterscheiden wir Elektronenneutrinos, Myonenneutrinos und Tauneutrinos.

Die Sonne erzeugt Elektronenneutrinos. Wie wir erfahren haben, kommen diese aber teilweise an der Erde als Myonen oder Tauneutrinos an. Sucht man nur nach Elektronenneutrinos von der Sonne, wird man somit zu wenig finden.

Zu den Generationen bei den Quarks kommen wir noch, ebenso zu den "Kraftteilchen" den Bosonen.

Man nennt die drei Neutrinos Elektronenneutrinos, Myonenneutrinos, Tauneutrinos, auch Eigenzustände der schwachen Wechselwirkung.
Aber das sind nicht die eigentlichen, in der Natur vorkommenden Neutrinos. Diese nennt man Neutrino 1, Neutrino 2 und Neutrino 3, bezeichnet sie als Massen- oder Energieeigenzustände.
Sie unterscheiden sich durch Unterschiede in ihrer sehr sehr kleinen Masse.

Wir betrachten nur die ersten beiden von ihnen.
Ich möchte zwei verschiedene Bilder erläutern, fangen wir mit dem Pfeilbild an.


Neutrino 1 und Neutrino 2 kann man durch unterschiedlich orientierte und lange Pfeile charakterisieren, die sich um ihren Endpunkt (beide Endpunkte liegen aufeinander) drehen können.
Beide Pfeile kann man nun  addieren, so wie man es von Kräften kennt.
Dieser Summenpfeil (resultierender Pfeil) beschreibt nun einen Eigenzustand der schwachen Wechselwirkung.
Verstärken sich die beiden Pfeile, so beschreiben sie ein Elektronenneutrino, schwächen sie sich ab ein Myonenneutrino.
Beide Pfeile drehen sich aber unterschiedlich schnell (verschiedene Massenzustände), deshalb beschreiben  sie abwechselnd ein Elektronen- und danach ein Myonenneutrino und wieder ein Elektronenneutrino usw.
Das nennt man eine Neutrinooszillation.

Auch die Übergangszustände kommen vor: Der Anteil des resultierenden Pfeiles in Richtung der "Elektronenneutrino-Achse" gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit man bei einer Eigenschaftsmessung ein Elektronenneutrino finden würde. Diese Wahrscheinlichkeit ändert sich durch die unterschiedliche Drehung der Pfeile. Das sind die Neutrinooszillationen.

Ich weiß, dass das alles sehr abstrakt ist. Aber es gibt keine richtige Übertragung in unsere Alltagswelt. Neutrinos sind keine Pfeile, aber man kann alle Zustände der Elementarteilchen durch Pfeile beschreiben, sie liegen aber nicht in einem reellen Koordinatensystem sondern werden durch komplexe Zahlen charakterisiert.

Im nächsten Post werde ich die Neutrinooszillationen durch das zweite Bild, die Überlagerung von Wellen  darstellen.
Aber: Neutrinos sind weder Pfeile noch Wellen. Niemand weiß, was sie "wirklich" sind...

Versprochen...zu den Aliens und der Antimaterie kommen wir noch...der Weg ist etwas steinig....

Vorträge am Donnerstag und Freitag

Do, 30.1., 18.00 Uhr
KP Haupt
Die Entwicklung des Lebens auf der Erde und die Zukunft des Universums



Fr, 31.1., 16.00 Uhr  Klima-Café

Klimawandel: Wissen ist noch nicht Handeln

Wer hat sich nicht schon gefragt, warum - wo doch alles klar ist mit dem
Klimawandel - doch so wenig passiert? Das führt zu einer sehr
psychologische Frage: Tun wir denn selbst immer das, was langfristig das
Beste für uns ist? Wie unser Verhalten einbettet ist in unsere
Lebenswelt, in unser Streben nach Glück und sozialer Anerkennung und wie
daraus ein nachhaltiges Verhalten entstehen kann, das wird Thema des
Vortrags sein.

Prof. Dr. Andreas Ernst ist Professor für Umweltsystemanalyse/Umweltpsychologie an der Universität Kassel und einer der Direktoren des Center for Environmental Systems Research (CESR) sowie Sprecher des Graduiertenzentrums für Umweltforschung und Lehre (gradZ) der Universität Kassel.

Ein Blick auf die Sonne

...geht bei uns in Kassel nicht, aber wir haben ja das Satelliten-Sonnenobservatorium SDO....

Eine kleine Fleckengruppe steht zur Zeit mitten auf der Sonnenscheibe.
Man erkennt auch die Randverdunklung: Das Licht vom Sonnenrand kommt aus höheren und damit kühleren Schichten der Photosphäre.

Das zweite Bild ist im Licht des ionisierten Heliums aufgenommen (30,4 nm), es zeigt die Gasverdichtungen der Korona bei etwa 50 000 K. Hier erkennt man die Verdichtungen über den Sonnenflccken, ebenso einige kleine Protuberanzen am Rand.

Die beiden Filme zeigen die Drehung der Sonne in den Stunden vorher. Spannend ist zu sehen, wie sich unsere Sonnenfleckengruppe entwickelt: Zuerst nur ein einzelner kleiner Fleck, dann entsteht der zweite, beide driften auseinander.

Bild und Film-Credit: SDO

Beobachtungstipps für die nächsten Tage:

Vielleicht gibt es ja die ein oder andere Wolkenlücke...

Abendhimmel:

Am Sonntag taucht die schmale Mondsichel gegen 17.30 Uhr tief im SW in der Dämmerung auf. Deutlich über ihm steht die helle Venus. Am Dienstag steht dann der Mond neben Venus.
Den Planeten Neptun (8 mag) kann man mit Hilfe eines Fernglas gut über die Venus finden:
Am Montag steht die Venus dicht unter ihm und am Dienstag über ihm.
Genau zwischen Venus und Neptun steht am Dienstag der hellere Stern Phi Aqr (4,2 mag).
Am Montag steht Neptun zwischen Venus und Phi Aqr, aber deutlich dichter an Venus.
Ab dem 1.2. hat man dann auch Chancen den Merkur gegen 17.45 Uhr in der Abenddämmerung weit rechts unterhalb der Venus am Horizont zu sehen.


Morgenhimmel

Mars steht morgens jetzt etwa auf der Höhe von Antares (links). In der fortgeschrittenen Dämmerung taucht jetzt ab ca. 7.20 Uhr der Jupiter genau im SO auf.

ISS

Sonntag:
Die Internationale Raumstation taucht  um 18.27 Uhr neben der Venus auf, läuft zwischen Plejaden und Hyaden durch das "Goldene Tor der Ekliptik" und taucht  um 18.32 Uhr im O in den Erdschatten ein.

Montag:
Fast die gleiche Bahn, nur etwas niedriger (unterhalb der Venus und unterhalb der Hyaden) zwischen  17.39 Uhr und 17.46 Uhr, leider am aufgehellten Dämmerungshimmel

Dafür kann man sie noch einmal von 19.16 Uhr (W) an sehen, bis sie um 19.19 Uhr kurz vor dem Zenit in den Erdschatten taucht.

Dienstag:
Vergleichbare Bahn wie beim zweiten Überflug am Montag zwischen 18.29 Uhr (WSW) und dem Schatteneintritt um 18.34 Uhr im O

Starlinkserien:

Am Sonntag zwischen 18.30 und 18.45 Uhr von W nach O zwischen Polarstern und Zenit über den Nordhorizont und am Montag früh auf ähnlichen Bahnen zwischen  6.30 Uhr und 6.50 Uhr (dann wird es zu hell) kann man eine Serie von zwischen 2,5 mag und 3 mag hellen Starlink Satelliten sehen.

Und natürlich: immer mal abends einen Blick zu Beteigeuze...

Wie sag ichs meinem Alien? Teil 4: Nichts ist so wie es scheint...

Die Krise der Sonnenphysik

1979 war man in der Lage Elementarteilchen nachzuweisen, die entstehen wenn sich Protonen p in Neutronen umwandeln: p wird zu Neutron plus Positron plus Elektronenneutrino.
 Solche Prozesse treten im Inneren der Sonne auf, wenn sich zwei Protonen verbinden, dann muss eines zum Neutron werden.

Das Positron ist das schon erwähnte Anti-Elektron. Nun darf sich ja in der Natur nichts ändern, hier würde aber eine Anti-Elektroneneigenschaft  entstehen, die wird kompensiert von der Elektroneneigenschaft, die das Neutrino mit sich nimmt.

Achtung: Das hat nichts mit Ladungen zu tun! Die Ladung links (Proton +) und rechts (Positron +) bleibt ebenfalls erhalten. Was die Elektroneneigenschaft anschaulich bedeutet, wissen wir nicht: Ein Elektronenneutrino kann nur mit Elektronen wechselwirken, ein Tauneutrino nur mit Tau-Teilchen, ein Myonenneutrino nur mit Myonen...

Die Neutrinos können ungehindert die Sonne verlassen. Davis konnte sie 1979 auffangen und ihre Häufigkeit messen.
Es waren nur etwa 30% der erwarteten Menge.
Was war los? Produziert die Sonne zu wenig Helium? Ist sie am Erkalten?

Es hat über 20 Jahre gedauert, bis das Rätsel gelöst war:
Die Experimente konnten nur Elektronenneutrinos nachweisen. Dies wandeln sich aber auf dem langen Weg zur Erde in andere Neutrinosorten um (Myonenneutrinos, Tauneutrinos).
Registriert man alle Sorten, so stimmt die Gesamtzahl.

2002 konnten solche Messungen in 2100 m Tiefe im Sudbury Neutrino Observatorium SNO durchgeführt werden, im tiefsten und reinsten Labor der Erde.

Ich war vor einigen Jahren dort.
Man fährt ca. 8 Minuten mit dem Förderkorb in die Tiefe. Dort herrschen über 40°!C, eine Luftkühlung bringt die Temperatur auf erträgliche Werte. Nach 30 Minuten Fußmarsch durch mehrere Stollen kommt man im SNO an.
Dort muss man sich komplett ausziehen, duschen und erhält reinste Kleidung.
Nur so bleiben die Detektoren so sauber, dass man die hochempfindlichen Experimente durchführen kann.

Das Bild zeigt den Einstieg in die Messhöhle in 2100 m Tiefe.

Die Umwandlung der Neutrinos wird heute auch mit auf der Erde erzeugten Neutrinos gemessen und ist gut verstanden.

Aber es ist eigentlich keine Umwandlung...es ist eine Schwebung oder auch Neutrinooszillation genannt.

Im nächsten Post werden wir lernen, dass die genannten Neutrinosorten (Elektronen-, Myonen- und Tauneutrinos) gar nicht die eigentlichen Zustände sind, in denen die Teilchen vorkommen. Und wir werden lernen, dass der Klang einer Sirene oder der Ton beim Stimmen einer Gitarre zum gleichen Phänomenkreis gehören.

Und wenn wir das verstanden haben, dann können wir uns an die eigentliche Aufgabe machen...eine Anweisung finden, wie man einem Alien mitteilen kann, dass unsere Materie auch für ihn die gleiche Bedeutung hat.

Da steckte das Messsystem für die Neutrinos drin...

Ein 30-minütiges Video findet man hier:
https://www.mediathek-hessen.de/medienview_13105_Klaus-Peter-Haupt-OK-Kassel-SNOLAB--Das-tiefste-und-reinste-Labor-der-Erde.html

Im tiefsten und reinsten Labor der Erde

ALMA und die Abbildung des Schwarzen Lochs in M87

Das sog. Event Horizon Telescope EHT ist kein echte sTeleskop, sondern eine Zusammenschaltung vieler Teleskope, die auf der Erde verteilt sind.
Damit gelang es die Umgebung des supermassiven Schwarzen Loches in der Galaxie M87 abzubilden. Dazu gibt es viele Posts in diesem Blog (Suchfunktion benutzen).

Ich bin in einer Veröffentlichung der ESO auf eine interessante Zusatzinformation gestoßen:

Mit simulierten Daten ist auf dem Bild dargestellt, welche große Bedeutung die 66 Mikrowellenteleskope auf dem Hochplateau in 5100 m Höhe bei der "Fotografie" haben.

In der linken Spalte sieht man die mit dem EHT 2017 erzeugten Bilder. Oben das mit allen Teleskopen erzeugte Bild, in der Mitte sind die Daten von ALMA weggelassen und ganz unten auch die von Apex.
Apex ist ein kleines Mikrowellenteleskop, an dem man vorbeifährt, wenn man zu ALMA auf 5100 m Höhe will. Obwohl es unmittelbar neben den anderen Teleskopen steht, hat es wegen der strategischen Lage auf der Erde eine große Bedeutung.
2020 sollen weitere Teleskope in Amerika  und Frankreich  zugeschaltet werden.
Dann würden die Bilder so wie in der mittleren Spalte aussehen.
In der rechten Spalte sind zukünftige Teleskope in Argentinien und Namibia einbezogen.
(EHT, Roelofs, Janssen, Goddi)

Im folgenden Bild sieht man eine Beobachtung des supermassiven Schwarzen Loches über eine Woche hinweg. Die Strukturen sind konstant (ETH Collaboration)

Und hier das gefeierte Bild:

APEX: Vorläuferstudie zu ALMA

Nach Luft hechelnd in 5100 m Höeh vor ALMA

Beteigeuze am 23.1.

geschätzte Helligkeit am Do, 23.1. gegen 20.24 Uhr  1,6 mag, d.h. im Rahmen der Genauigkeit keine Veränderung...

siehe hierzu auch frühere Posts!

Ein himmlisches Feuerwerk

ist am Freitagabend zu sehen:

StarLink-Satelliten:

40  Stück in Folge zwischen  18.05 Uhr und 18.25 Uhr zusehen!
Alle zwischen 2,6 mag und 2,9 mag hell.
Sie tauchen im Westen auf, wandern über die Nordhälfte des Himmels am Deneb im Schwan vorbei, durch den Cepheus oberhalb des Polarsternes her und verschwinden neben Castor und Pollux im Osten.
Ein Flug dauert 4 Minuten, es sind immer mehrere gleichzeitig zu sehen.

Krönender Abschluss:

ISS kommt um 18.25 Uhr aus dem SSW, wandert über die Südhälfte des Himmels durch den Orion durch und taucht um 18.29 Uhr im OSO in den Erdschatten.

Die ISS-Sichtbarkeiten für die kommenden Tage:
Samstag: 17.37 Uhr SSW durch Orion, bis 17.43 O
Sonntag: 18.25 Uhr WSW, zwischen Hyaden (Aldebaran) und Plejaden durch, bis 18.30 Uhr O

Gibt es überhaupt die Dunkle Energie?

Wenn ein Weißer Zwerg von seinem Begleitstern soviel Materie rüberzieht, dass er kollabiert, explodiert er als Supernova Typ 1 a.

(Beteigeuze kollabiert unter ihrem Eigengewicht....und wird hoffentlich bald zur Supernova).
Solche sich zerstrahlende Weiße Zwerge scheinen bei ihrer Vernichtung als Supernova immer die gleiche Energiemenge abzugeben. Man kann die Supernovae 1a deshalb leicht zur Entfernungsmessung heranziehen.
Wenn man dann noch die kosmische Rotverschiebung, also die Expansion des Kosmos, misst, dann kann man die Entfernung (und damit die Zeit) der Expansionsstärke zuordnen.
Dadurch wurde vor etwa 30 Jahren die beschleunigte Expansion des Kosmos entdeckt (und das 2011 mit dem Nobelpreis belohnt).

Die Grundidee ist einfach: Expandiert der Kosmos beschleunigt, dann gehört zu einer bestimmten Expansion  eine größere Entfernung, denn der Kosmos hat ja seit damals zugelegt um auf die heutigen Maße zu kommen....

Wenn also eine Supernova in größerer Entfernung steht, dann sehen wir sie lichtschwächer.

Und genau das hat die Entdeckung der beschleunigten Expansion ermöglicht: Die Supernovae erscheinen zu lichtschwach.

Was aber wenn der explodierende Weiße Zwerg aus anderen Gründen weniger Energie abgibt?

In früheren Zeiten (d.h. großen Entfernungen) gab es weniger schwere Elemente. Die Zusammensetzung des auf den Weißen Zwerg fallenden Gases müsste sich also systematisch mit der Entfernung ändern. Beeinflusst das den Explosionseffekt und die Stärke?

Lee von der Yonsei Universität in Süd-Korea sagt ja.  Er veröffentlicht dazu jetzt eine Arbeit im Astrophysical Journal ApJ.
In dieser Arbeit zeigt er, dass die Supernovaexplosion mit dem Alter der Sterne gekoppelt ist. Damit korrigiert er die gemessenen Helligkeiten und beobachtet keine Beschleunigung des Kosmos mehr.

Damit bräuchten wir auch keine Dunkle Energie ...

Leider ist es nicht ganz so einfach, denn andere Merkmale des Kosmos lassen sich nicht ohne weiteres ohne Dunkle Energie verstehen. Und theoretisch ist das Verhalten  der WeißenZwerge noch nicht verstanden. Lees Ergebnisse kann man auch  nicht durch Simulationsrechnungen nachvollziehen.

Ich bin also skeptisch, ob die Arbeit wirklich zur Abschaffung der Dunklen Energie führen wird...

Das Bild zeigt einige der von Lee untersuchten Supernovae (Kreuze), aus

EARLY-TYPE HOST GALAXIES OF TYPE IA SUPERNOVAE. II. EVIDENCE
FOR LUMINOSITY EVOLUTION IN SUPERNOVA COSMOLOGY
http://arxiv.org/abs/1912.04903v1

Wie sag ichs meinem Alien? Teil 3: Wo kommt die ganze Materie her?

Endlich mal schlechtes Wetter und Zeit für Theorie...(ich empfehle Teil 1 und 2 nochmal durchzulesen)...😂

Zwei Fragen sind am Ende des letzten Posts geblieben:
- Wie kommt es, dass wir in einem Materiekosmos leben, mit Materiemenschen, Materieplaneten....?
- Wenn es am Anfang zu dieser Aufspaltung kam, wo ist dann die ganze Antimaterie hin? Sie kann ja noch nicht weg sein, denn dann wären wir ja auch nicht mehr da....

Zuerst: Alle Beobachtungen deuten darauf hin, dass der sichtbare Teil des Universums aus Materie besteht. Wie oben schon ausgeführt, können wir das nicht einfach durch das Verhalten der Atome herausfinden. Gäbe es Bereiche im sichtbaren Universum, die aus Antimaterie bestehen würden, dann müsste am Übergangsgebiet die Vernichtungsreaktion einsetzen und massive Gammastrahlung erzeugen.
Solche Wände aus Gammastrahlung gibt es aber nicht.
Also ein Alienbesuch aus dem sichtbaren Universum könnte ohne Problem zu einem Shake-Hands führen.

In der Kosmologie geht man in der Tat davon aus, dass zu Beginn des Universums Materie und Antimaterie in gleichen Mengen entstanden sind, also wirklich ein vollkommen symmetrischer Zustand vorgelegen hat. Aber schon unmittelbar danach (etwa 10^(-34) Sekunden) gab es eine Unsymmetrie, durch die etwas mehr Materieobjekte als Antimaterieobjekte entstanden sind (wir werden solche Unsymmetrien beim Verhalten von Mesonen bald kennenlernen).
Innerhalb der ersten Mikrosekunde haben sich vorhandene Quarks (Bauteile der Protonen und Neutronen) und Antiquarks vernichtet und Lichtobjekte, Photonen, erzeugt.
Diese Photonen messen wir heute als Photonen der Mikrowellenhintergrundstrahlung vom Urknall!

Drei Quarks bilden entweder ein Proton oder ein Neutron, so genannte Nukleonen.

Die eben geschilderte Unsymmetrie war so, dass auf 1 Milliarden mögliche Antinukleonen genau (1 Milliarden + 1) Nukleonen kommen. Die 1 Milliarden Paare löschen sich zu Energie aus, das überzählige Nukleon bleibt übrig....all diese überzähligen Nukleonen sehen wir heute in Form von 300 Milliarden Galaxien mit je 300 Milliarden Sternen und unzähligen Planeten.

Zum Bild: In 1 Tonne Sand sind etwa 1 Milliarden Körner...nun nehme man eins dazu...

Dieser Symmetriebruch ist nicht verstanden, er muss aber passiert sein, sonst gäbe es uns nicht...unser Universum ist ein "kosmischer Unfall" eine Abweichung vom symmetrischen Verhalten.

Damit haben wir die beiden Fragen beantwortet:
Durch einen Symmetriebruch leben wir in einem Materiekosmos und die Antimaterie ist, zusammen mit gleich viel Materie, zur Strahlung des Urknalls geworden.

Nächste Posts:
Wenn es einmal einen Symmetriebruch zwischen Materie und Antimaterie gegeben hat, sollte man ihn auch heute bei hohen Energien beobachten. Dazu baut man Teilchenbeschleuniger, sog. Weltmaschinen, und stellt die Bedingungen beim Urknall nach. In der Tat hat man Unterschiede im Verhalten von Materie und Antimaterie entdeckt, mit denen man auch Aliens mitteilen kann, wie sie herausfinden können, ob sie aus der von uns so genannten Materie bestehen.

Leicht vernebelt in den Morgenstunden

Für kurze Zeit lichtete sich der Nebel über Kassel und etwa 10 Minuten lang war die schmale Mondsichel dicht am SO Horizont zu sehen.
Aufnahmen: 7.14 Uhr

Das Auftreten des Morgennebels und die kurzzeitige Auflockerung vor Sonnenaufgang kann man auch schön an den Messungen unseres Himmelslichtes erkennen.

Beteigeuze am 21.1.unverändert

Schätzwert heute 22.58 Uhr: 1,7 mag +/- 0,1 mag, also unverändert seit Tagen....

 

Venus wartet auf den Zug

am ICE Bahnhof Wilhelmshöhe, Dienstag, 17.48 Uhr

Mond bei Mars am Morgenhimmel

Über weite Teile Kassels lag dichter Nebel. Aber die Dönche war frei und von der Landesfeuerwehrschule aus konnte ich die folgenden Aufnahmen machen:

Die schmale Mondsichel mit Erdschein steht neben Mars. Mars ist schon wieder deutlich weiter gewandert (man vergleiche mit früheren Posts).

Bild 1: 7.09 Uhr
Mond im Tele: 7.10 Uhr
Bild 2: 7.14 Uhr
Bild 3: 7.15 Uhr

Kontrolle ist besser...

deswegen auch heute einmal wieder Beteigeuze...
Leider unverändert, lichtschwach, geschätzt bei 1,65 mag, leicht gelbliche Färbung

Uhrzeit:  Montag, 20.16 Uhr