Am Anfang war es heiß. ..

  • , sogar sehr heiß, wenn man der gängigen Urknalltheorie Glauben schenkt. Aktuell auf der ATT eine Zeitschrift gekauft, in der es thematisiert wurde. Eine Graphik versuchte dort zu symbolisieren, wie es damals vermutlich war. Die Hintergrundstrahlung soll diesen Vorgang belegen. Allerdings wird im selben Atemzug auch behauptet, dass der Raum erst mit diesem Ereignis entstanden ist. Hitze benötigt doch Raum, um eine Bewegung von Teilchen zu ermöglichen. Gibt es jemanden, der mir den Zusammenhang verdeutlichen kann?


    Danke und Gruß
    Nils

  • Nils,
    Strahlung setzt voraus, dass es Teilchen überhaupt gibt, die mit Ladung versehen sind und elektromagnetische Strahlung (Photonen) ausstrahlen können. Dazu muss sogar das Universum nach dem Urknall erst mal hinreichend abgekühlt haben, was so ca. ~400.000 Jahre nach dem Urknall etwa der Fall war. Davor waren Hitze und Druck so groß, dass darin so viel Energie steckte, dass Strahlungsenergie sofort zur Bildung anderer Teilchen geführt hätte, sich Photonen somit nicht ausbreiten konnten.


    Die Art der Teilchen und ihre Dichte zu Beginn kann man nicht mit der uns geläufigen 'baryonischen Materie' (aus Neutronen, Protonen, Elektronen etc., aus der wir bestehen) vergleichen. Eine solche Differenzierung der starken Kernkraft, der schwachen Kernkraft und der elektromagnetischen Kraft gab es zu Beginn noch gar nicht. Die Teilchen (wie Photon etc.) sind quantenphysikalisch ja nur Träger dieser Kräfte (Austausch-Teilchen).


    Wenn es also diese Kräfte noch nicht gab, dann auch nicht deren Austausch-Teilchen. Stattdessen wirkten Mechanismen auf einer höheren Symmetrieebene (Stichwort große vereinheitlichte Theorie -> "GUT"). In der Inflationsphase, während das anfängliche Universum sich plötzlich aufblähte, wurde die Ursuppe soweit ausgedehnt, dass anschließend praktische keine physikalischen Prozesse mehr über das gesamte Universum hinweg (am Ende der Inflationsphase gerade mal ~10cm groß) wirken konnten. Dichteschwankungen in der Ursuppe waren damit lokal eingefroren und blieben biss zur Entkopplung der Hintergrundstrahlung 400.000 Jahre später wie ein Fußabdruck im Sand erhalten. Dabei sorgte die Inflationsphase auch dafür, dass dieser Fußabdruck nur eine bestimmte (im Grunde minimale) Abdrucktiefe im Verhältnis zur Schuhgröße hat.


    Genau diese Dichteschwankungen korrespondieren mit Temperaturschwankungen (je dichter es ist, desto wärmer wird es - kennen wir z.B. in der Atmosphäre, dass auf dem Berg oben, die Temperatur kühler ist und die Luft weniger dicht) und somit konnten beim Entkoppeln der Hintergrundstrahlung genau die Stellen zuerst entkoppeln, deren Dichte am kleinsten war und zuerst die kritische Temperatur unterschritten (sie dazu die bekannten Karten der Hintergrundstrahlung von WMAP und Planck). Diese Dichteverteilung bestimmte im weiteren Verlauf auch, wo sich Galaxien bilden konnten und wo der Kosmos richtig leer ist. Die Gravitationskraft besorgte eine weitere Zusammenballung genau dort, wo die Dichte anfangs etwas größer war.


    Temperatur in unserem alltäglichen Sinne kann man das nicht nennen, was da am Anfang war. Aber die Physik benutzt den Begriff Temperatur ja auch allgemeiner im Sinne eines Energiemaßes, selbst wenn sie nicht sagen kann, welche Teilchen und Kräfte dafür verantwortlich sind. Das können wir selbst heute nicht, wenn von Dunkler Materie oder Dunkler Energie gesprochen wird. Immerhin gehen wir aber vom Gesetz der Energieerhaltung aus ... Und eine gleichbleibende Energiemenge auf anfänglich kleinstem Raum ... naja, dass nennt man dann "sehr heiß".


    Gruß

  • Hallo Nils,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Allerdings wird im selben Atemzug auch behauptet, dass der Raum erst mit diesem Ereignis entstanden ist. Hitze benötigt doch Raum, um eine Bewegung von Teilchen zu ermöglichen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    ganz genau. Alles, also wirklich Alles, begann vor 13,8 Milliarden Jahren mit einem Ereignis, den wir als Urknall bzw. Big Bang bezeichnen. Erst in diesem Augenblick entstanden Zeit und Raum (der sich seitdem ausdehnt), die Elementarteilchen, die Hitze und die vier Grundkräfte. Erst rund 400.000 Jahre nach dem Beginn hatte sich das Universum auf ungefähr 3.000 Grad abgekühlt, so dass sich das Licht erstmals ungehindert ausbreiten konnte. Dieses Licht wird heute als Hintergrundstrahlung bezeichnet. Es ist die allererste (ungestörte) Strahlung, was zugleich bedeutet, dass wir nicht näher an den Urknall herankommen. Das ist die elektromagnetische Grenze, wenn man so will. Heute hat sich das Universum bis auf 3 Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt, so dass die Hintergrundstrahlung nur mit Radioteleskopen detektierbar ist.

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