E5 Dunkle Materie

Thema

Das zentrale Element dieses Modells ist die Dunkle Materie, die etwa ein Viertel des gesamten Energieinhalts des Universums ausmacht.

Die Hinweise auf die Existenz dieser Dunklen Materie sind vielfältig und unabhängig: flache Rotationskurven, bei denen die Rotationsgeschwindigkeit konstant bleibt, anstatt mit zunehmendem Radius abzunehmen; die Dynamik von Galaxienhaufen; Gravitationslinseneffekte; und die großräumige Struktur des Universums.

Das Dichteprofil dieser Dunkle-Materie-Halos, das aus Vielteilchensimulationen gewonnen wurde, fällt in der Nähe des Halo-Zentrums deutlich gleichmäßiger ab als in größerer Entfernung. Schwach wechselwirkende massive Teilchen mit einer bestimmten Masse und einem bestimmten Vernichtungsquerschnitt reproduzieren nahezu automatisch die heute beobachtete Häufigkeit Dunkler Materie – ein so verblüffender Zufall, dass er als das „Wunder der Dunklen Materie“ bekannt ist. Axionen hingegen sind ein alternativer Kandidat, der durch ein völlig anderes Problem der Teilchenphysik motiviert ist. Bislang konnte jedoch kein Experiment einen der beiden Kandidaten direkt und schlüssig nachweisen. Somit bedeutet die dunkle Materie, mit der dieses Dokument beginnt, und der noch ausstehende Nachweis, mit dem es endet, einschließlich unabhängiger Beweise und des Dichteprofils ihrer Halos, dass ein Viertel des gesamten Universums sowohl die am besten erklärte als auch die am wenigsten beobachtete aller seiner Komponenten bleibt, ausgehend von der dunklen Materie, mit der dieses Dokument beginnt und mit der noch ausstehenden Entdeckung unabhängiger Beweise und dem Dichteprofil ihrer Halos.

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