Erläuterungen
Dieser Lernabschnitt ist sicher nicht einfach, aber ich werde mich bemühen, ihn so verständlich wie möglich darzustellen.
Sollte dir etwas unklar bleiben,
wenn du also Fragen hast,
oder wissen möchtest ob es richtig ist wie du es verstanden hast,
dann kannst du eine Frage per E-Mail stellen.
Der Beginn von Allem
Am Anfang war Nichts. Aber alles war erfüllt von strahlender, reiner Energie. In dieser immerwährenden Energie entstand eine winzige Blase der Raumzeit. Auch sie war gefüllt mit Energie. Diese Raumzeitblase dehnte sich schneller aus als das Licht. Durch die rasche Ausdehnung der Raumzeitblase entstand ein negativer Druck. Um diesen auszugleichen schoss immer mehr Energie in die Blase hinein. Gleichzeitig bewirkte die Ausdehnung, dass sich das Innere der Raumzeitblase langsam, sehr sehr langsam, abkühlte. Mit der Raumzeitblase hatte sich ein Feld gebildet, dass die Blase erfüllte, das Higgsfeld. Winzige Bereiche der Energie in der Raumzeitblase fühlt sich stärker ab als andere und aus Energie bildete sich Materie. Das entstandene Higgsfeld interagierte mit materiebehafteten Teilchen und der Raumzeit und bremste diese Teilchen ab. Dann kam es zu einem Symmetriebruch.
Was ist das?
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In the beginning there was nothing. But everything was filled with radiant, pure energy. In this everlasting energy a tiny bubble of space-time was created. It too was filled with energy. This space-time bubble expanded faster than light. The rapid expansion of the space-time bubble created a negative pressure. To compensate for this, more and more energy shot into the bubble. At the same time, the expansion caused the inside of the space-time bubble to cool down slowly, very very slowly. With the space-time bubble a field had formed that filled the bubble, the Higgs field. Tiny areas of energy in the space-time bubble felt stronger than others and matter was formed from energy. The resulting Higgs field interacted with matter particles and spacetime and slowed down these particles. Then a symmetry break occurred.
What is this?
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Wie Raum und Zeit entstanden
Raum und Zeit entstanden gemeinsam. Zum selben Zeitpunkt als sich die Raumzeitblase in der ewigen Energie bildete, entstand auch ein temperaturabhängiges Feld, dass eine Interaktion zwischen der Raumzeitblase und der entstehenden Materie vermittelte. Wir können also festhalten:
- Raum
- Zeit und
- Materie
hängen zusammen. Sie beeinflussen sich gegenseitig. Eine Veränderung in einem Bereich wirkt sich auf die beiden anderen Bereiche aus. Die Gesamtmenge der Energie in diesem Dreieck aus Raumzeit und Materie, bleibt immer gleich.
Das ist schwierig zu verstehen.
Mehr darüber erfährst du in diesem Kapitel.
Materie entstand aus reiner Energie, die nach der Vernichtung von Teilchen und Antiteilchen übrig blieb und so die gerade entstandene Raumzeitblase erfüllte.
Nicht alle Energie wurde zu Matrieteilchen gewandelt. Nur ein ganz kleiner Teil wurde zu der heute sichtbaren Materie, die alle Galaxien, Sonnen, Planeten und Monde bildete, die wir heute im Universum sehen.
Die Raum-Zeit-Blase und die Materie-beeinflussten Teilchen, deren Wechselwirkung durch das Higgs-Feld vermittelt wurde, beeinflussen sich gegenseitig. Sie wechselwirken miteinander und bilden Strukturen im Gewebe der Raumzeit. Je mehr Materie und damit je mehr durch das Higgs-Feld vermittelte Gravitation (=Gravitation), desto stärker ist diese Wechselwirkung zwischen Materie und Raumzeit. Sehr große Massen, wie z. B. Schwarze Löcher, können die Raumzeit so stark krümmen, dass sich ein Knoten in der Raumzeit bildet. Dadurch entsteht ein Bereich, aus dem die Materie nicht mehr entkommen kann und auch das Licht nicht mehr entkommen kann.
Das erste Licht erfüllt Raum und Zeit
Der Beginn unseres Universums war zunächst reine Energie, die die sich inflationsartig ausdenende Raumzeitblase erfüllte. Sie war nach der gegenseitigen Vernichtung von Teilchen und Antiteilchen übrig geblieben. Die inflationsartige Ausdehnung unserer Raumzeitblase hatte auch eine Abkühlung bewirkt. Während sich die Blase immer weiter, schneller als das Licht ausdehnte, bildeten sich materiebehaftete Teilchen, die mit der Struktur der Raumzeitblase wechselwirkten. Größere Ansammlung "auskristallisierender" Materie bildeten größere Raumzeitstrukturen und kleinere Ansammlungen kleinere Strukturen. Die "glatte" Raumzeitblase entwickelte in ihrem Inneren winzigste Abweichungen.
Dabei gingen Ausdehnung und Abkühlung immer weiter.
Immer mehr netzartige Strukturen bildeten sich und die mit der Raumzeitstruktur verbundene Gravitation zog immer mehr Materie in die Netzstruktur des Inneren der Raumzeitblase. Diese strukturellen Veränderungen des Inneren der Raumzeitblase nennt man heute "dunkle Materie". Sie bildet die Netzstruktur und ist gar nicht dunkel, sondern unsichtbar, weil sie kein Licht aussendet und mit Licht auch nicht wechselwirkt.
In diesen netzartigen Schluchten des Inneren der Raumzeitblase sammelte sich immer mehr sichtbare Materie an. Sie bildet heute Ansammlungen von Haufen und Superhaufen von Galaxien.
Die "dunkle" (besser die unsichtbare Materie) ist die Gravitationswirkung der veränderten Raumzeitstrukturen, also ein Netzwerk in der Raumzeitstruktur des Inneren der Raumzeitblase.
Zunächst war so viel Energie in der Raumzeitblase vorhanden, dass sich erst mit der Bildung der Strukturen und der immer weiter voranschreitenden Abkühlung Bereiche bilden mussten in denen die "Auskristallisierung" von Materie zu noch größerem Energieentzug führte. Es bildeten sich
- Neutronen
- Protonen und
- Elektronen
Erst als daraus erste Atome wurden und die Elektronen in Bahnen um Protonen gezwungen wurden, "kristallisierten" Atome sozusagen aus. Die Elektronen ware nun auf eine enge Aufenthaltswahrscheinlichkeit um Protonen gezwungen und der Raum wurde "leer".
Nun konnten die energetischen Lichtteilchen die Leere nutzen und ihre Reise mit Lichtgeschwindigkeit beginnen. Das war etwa 380.000 Jahre nachdem die Raumzeitblase entstanden war.
Die Wissenschaftler konnten von diesem Moment, als das Licht seine Reise antrat, ein "Photo" machen.
Das Babyphoto des Universums.
Sterne und Galaxien entstehen und mit ihnen die schweren Elemente
380.000 Jahre nach Entstehung der Raumzeitblase im ewigen Licht wurde das Licht in der Raumzeitblase befreit. Strukturen "dunkler" Materie hatten das Netzwerk im Inneren der Raumzeitblase verändert und sichtbare Materie sich gebildet. Durch das Netzwerk in der Raumzeitblase konzentrierte sich die Materie als heißes atomares Gas in den "Schluchten" der Raumzeit und kühlte immer weiter ab. Aus diesen Gaskonzentrationen bildeten sich erste gewaltige Sterne, die heiß und schnell brannten. Während unsere kleine, langsam brennende Sonne etwa 10 Milliarden
10.000.000.000 (zehn Milliarden) Jahre
leben wird - sie ist jetzt etwa 4.500.000.000 (vier einhalb Milliarden) Jahre alt,
war das Leben dieser Supergiganten nach
100.000.000 (einhundert Millionen) Jahren vorbei. Unsere Sonne wird also
10.000 (zehntausen) mal länger leben.
Diese Supergiganganten starben in gewaltigen Explosionen, in denen auch schwere Elemente - schwerer, das heißt mehr Protonen als beim Eisen (26 Protonen im Kern und 26 Elektronen in der Hülle) - entstanden.
Die Reste, die nach der Explosion übrig blieben, bildeten "schwarze" Löcher. Auch hier ist der Begriff nicht ganz richtig. "Schwarze" Löcher sind gewaltige Verzerrung im Inneren der Raumzeitblase. Hier wird die Raumzeit so stark gekrümmt, das nicht einmal das Licht entkommen kann. Dieser Knoten in der Raumzeit besitzt eine Supergravitation und zieht immer mehr Materie an. In der Folge wurden diese ersten "schwarzen" Löcher zu supermassiven schwarzen Löchern mit der Masse von bis zu mehreren
1.000.000.000 (Milliarden) Massen unserer Sonne !
Heute finden wir supermassive "schwarze" Löcher mit Supergravitation in fast jedem Zentrum einer jeden Galaxie im Universum. Das supermassive "schwarze" Loch in unserer Galaxis, der Milchstrasse, heißt Sagittarius A Stern (Sgr A*) und hat eine Masse von
4.300.000 (viertausend dreihundert Millionen) Massen unserer Sonne.
Nach den ersten Riesensonnen kam eine zweite Generation Sterne, die sich aus den Gasen der Explosionen der ersten Sterne bildeten. Da diese Gase, aus denen sie sich bildeten schwere Elemente enthielten, waren diese Sonnen schon angefüllt mit schwereren Elementen und zeugten bei ihren Expolsionen wiederum noch schwerere Elemente.
Unsere Sonne ist eine Sonne der dritten Generation. Sie entstand vor etwa viereinhalb Milliarden Jahren aus dem Gas, das bei der Supernovaexplosion einer Sonne der zweiten Generation abgestoßen wurde.