Donkere materie en de nieuwe kijk op de zwaartekracht

6 berichten / 0 nieuw
Laatste bericht
Donkere materie en de nieuwe kijk op de zwaartekracht
Gestart op: donderdag 14 april 2016, 23:28

De term 'donkere materie' vind zijn oorsprong in metingen van snelheden van sterren aan de rand van sterrenstelsels. Deze bewegen sneller dan verwacht op basis van de zichtbare massa van het sterrenstelsel en zouden eigenlijk weg moeten vliegen van het sterrenstelsel in een parabolische of hyperbolische baan. Omdat dit niet gebeurd, neemt men aan dat het sterrenstelsel meer massa moet bevatten dan wat zichtbaar is, en geen klein beetje ook: Ca. 4 keer zoveel. Deze massa heeft vreemde eigenschappen: Het heeft geen bekende interactie met de normale materie behalve dan zijn zwaartekracht. Ook de distributie van deze materie is heel vreemd: Omdat het sterrenstel roteert, liggen de meeste sterren grofweg in een plat vlak. Donkere materie zou zich hierbij niets van aan en vormt een bol rondom het sterrenstel op basis van metingen van 'gravitational lensing'.

Nu heeft Milgrom Mordehai uit metingen al geconstateerd dat het punt waarop de snelheden van sterren gaan afwijken van de gravitatiewet van Newton, steeds op een vaste afstand van het centrum van het sterrenstel optreedt waarbij de zwaartekracht een 1/r karakteristiek gaat vertonen in plaats van een 1/r2 karakteristiek. Nu heeft Erik Verlinde met een nieuwe theorie kunnen aantonen door zwaartekracht niet als een fundamentele kracht te beschouwen, maar als een emergente kracht te beschouwen die ontstaat door verschillen in informatiedichtheid. Hierbij heeft hij kunnen aantonen dat de zwaartekracht veranderd op grote afstanden in de orde grootte van 50.000 lichtjaar.
Dit zou een verklaring kunnen vormen voor de resultaten die Milgrom Mordehai heeft verkregen.

Ik vraag me af wat voor effect dit heeft op de metingen van de verdeling van donkere materie op basis van gravitational lensing. Is deze verdeling met de nieuwe theorie fundamenteer anders? M.a.w. is het nog steeds een bol rondom het sterrenstelsel? Kan er nog steeds geconcludeerd worden donkere materie een nieuwe, onbekende vorm van materie moet zijn en geen artefact van een incomplete theorie over de zwaartekracht?

0
5
donderdag 19 mei 2016, 17:13

Door een nieuwe kijk op de zwaartekracht veranderen de metingen natuurlijk niet, we meten interessante (zwaartekracht) effecten met gravitational lensing. Zowel het bestaan van donkere materie als de bolvorminge verdeling zijn veronderstellingen waarop je alleen wankele conclusies kunt baseren, die inderdaad veel nieuwe vragen oproepen.

Wetenschappers zijn geinterresseerd in falsificeerbare nieuwe theorieën. Vaak zijn dan wel eerst betere metingen nodig om een of ander echt uit te kunnen sluiten. We kijken uit naar een reëel toetsbare theorie, waar de wetenschap mee verder kan!

afbeelding van Leon
Natuurkunde filosoof
vrijdag 9 september 2016, 23:45

 

In het algemeen kan je denk ik zeggen dat als een theorie uitgedrukt wordt in informatie dat die informatie dan een model van de werkelijkheid is. Dat wil dus zeggen dat het gene wat beschreven wordt in de theorie geen informatie kan “zijn”. Want ik denk toch dat het veilig is om aan te nemen dat informatie iets abstracts is, of ander gezegd: een mentaal concept is en in ieder geval dus niet iets substantieels of fysieks?

 

Het gaat mij dus te ver om te stellen als dat zwaartekracht ontstaat uit verschillen in informatiedichtheid. Wat hier relevant is, denk ik, is dat het “informatie” model goed lijkt te werken om de werkelijkheid te beschrijven en dus een goede clou is voor het begrijpen van die werkelijkheid.  Zeker als een dergelijk model donkere materie lijkt te kunnen verklaren.

 

Ergens voelt het voor mij ook wel logisch dat een informatie model (gebaseerd op bits) goed kan werken omdat alles in het universum golf- en kwantum (in de zin van: stapsgewijs) eigenschappen blijkt te hebben en informatie bits juist die eigenschappen ook hebben.

 

Dat de werkelijkheid geen informatie “is” doet daarom denk ik dus ook niets af aan de conclusies van die theorie. Dat “bits” goed passen op golf- en kwantum eigenschappen is denk ik dus juist de “kracht” van de theorie?

 

Wat HansT zegt is de metingen van zwarte materie door gravitational lensing tot op een bepaald niveau nog maar veronderstellingen zijn klinkt logisch. De metingen lijken er wel erg op te wijzen en zijn in ieder geval (nog?) niet tegenstrijdig met het idee dat donkere materie bolvormig “zit” rond sterrenstelsels.

 

Wat ik van de theorie van Erik Verlinde begrijp is dat er en relatie wordt “gezien” tussen gewone materie en donkere materie en dat die voorspelt dat die donkere materie bolvormig rondom materie “zit”?

 

Dat zou in ieder geval heel goed kunnen “passen” met de metingen. De theorie voorspelt in feite dus dat de donkere materie niet een perfect bol is rond sterrenstelse maar meer de vorm van het sterrenstelsel zal volgen: een soort van bolhoed vorm dus, als je begrijpt wat ik bedoel. Een dergelijke vorm zal in de huidige metingen denk ik niet te zien zijn.

 

Misschien dat slimme experimentele natuurkundigen een meting kunnen verzinnen om deze voorspelling van de theorie van Erik Verlinde aan te tonen?

 

En dat zou dan mijn antwoord zijn op je vraag wat een effect zou kunnen zijn op de metingen van de verdeling van donkere materie.

 

Of donkere materie een onbekende vorm van materie is of een artefact van een incomplete theorie van zwaartekracht weet ik niet. Dat de theorie van zwaartekracht incompleet is lijkt mij in ieder geval een feit. Het ligt er trouwens ook helemaal aan hoe je “materie” definieert om die vraag te beantwoorden. Donkere materie valt denk ik niet onder de huidige definitie van “materie” dus dat is het dan in ieder geval niet. Het enige wat er denk ik op dit moment gezegd kan worden over donkere materie is dat het een zwaartekracht effect heeft zoals “gewone” materie dat heeft.

 

Maar in feite weten we ook nog helemaal niet wat materie nu feitelijk “is”. Het meest fundamentele wat ik kan vinden is dat materie kwantum golven zouden zijn?

 

En zolang we niet weten wat er dan precies golft zullen we denk ik niet weten wat materie “is”, wat zwaartekracht “is” en dus ook niet wat donkere materie “is”.

 

afbeelding van Michiel Bischot
TH Delft technische natuurkunde, jaren 70
zaterdag 3 maart 2018, 07:14

Wat denk je van het volgende idee:

donkere materie is materie zonder lading (elektrisch en/of kleur).

Een elektron neutrino is daarom te beschouwen als een elektron zonder lading. Hetzelfde geldt voor een muon neutrino (een muon zonder lading) en een tau neutrino. Lading geeft een donker materie deeltje dan potentiele energie waardoor de massa toeneemt. Lading zorgt er ook voor dat lading deeltjes onderling energie kunnen uitwisselen door het uitzenden/absorberen van fotonen en/of gluonen. Lading zorgt voor het uitwisselen van energie en dus als zodanig voor het onstaan van leven.

Voor een quark: er zijn er 6, dus er zijn dan ook 6 donkere materie deeltjes. Toevoeging van de natuur van elektrische - en kleur lading zorgt voor een toename van massa (potentiele energie) en dat de deeltjes detecteerbaar zijn.

Lading deeltjes kunnen tijdens de oerknal ontstaan zijn bij de juiste temperatuur van het expanderende heelal. Op het eind van dat traject, als de temperatuur zodanig is gedaald, onstaan dan alleen nog maar donkere materie deeltjes (6 quarks neutrino's en 3 'elektron' neutrino's). Uit metingen blijkt dus dat vooral tijdens de laatste fase (lage temperatuur) van de oerknal enorm veel donkere massa is ontstaan.

afbeelding van Michiel Bischot
TH Delft technische natuurkunde, jaren 70
zaterdag 3 maart 2018, 09:01

Dat donkere materie in een bolvorm rondom het centrum van het sterrenstelsel zit is aannemelijk, daar het gebrek aan lading dat deze deeltjes hebben, ervoor zorgt dat ze haast geen wisselwerking met elkaar hebben. Ze hebben enkel een statitische snelheids verdeling die dicht bij de lichtsnelheid zit door hun geringe rustmassa. De toevoeging door de natuur van lading (potentiele energie) zorgt juist voor het grootste deel van de rustmassa van een lading deeltje.

afbeelding van Leon
Natuurkunde filosoof
donderdag 15 maart 2018, 00:54

Ik vraag me af waarom is lading speciaal is in deze context. Of anders gezegd, ik vraag me af hoe een logische redenering gemaakt zou kunnen worden dat het wel of niet hebben van lading iets te maken heeft met donkere materie.
Wat ik in ieder geval denk is dat de aanname dat donkere materie uit materie deeltjes bestaat en/of met de lichtsnelheid beweegt ongefundeerd is. Volgens mij is er daar geen bewijs voor.
Maar nu we het toch over donkere materie hebben, en daarmee in feite ook over zwaartekracht, dan is denk ik de eerste vraag die beantwoord moet worden hoe het mogelijk is dat twee deeltjes (A en B) elkaar kunnen aantrekken op een afstand.
Ik kom dan tot een verassend eenvoudige en voor de hand liggende mogelijke verklaring en dat is dat iets van deeltje A aanwezig moet zijn op de locatie van deeltje B (en andersom).
En in feite weten we zelfs ook al wat dat dan is: Dat is het zwaartekracht veld van de deeltjes.
Als ik dan de aanname doe dat alle wat bestaat een energie equivalent heeft en gekwantificeerd is dan zou dat dus ook voor een zwaartekracht veld moeten gelden.
Een dergelijk gekwantificeerd zwaartekracht veld begint naar mijn gevoel al erg te lijken op wat we denken dat donkere materie zou kunnen zijn en dan niet in de laatste plaats omdat zwaartekracht velden zich ook nog eens precies daar bevinden waar we donkere materie aantreffen.
Als ik dan ook nog bedenk dat we weten van zwaartekracht velden dat ze “verbonden” zijn met “hun” deeltjes (g=GM/r^2) en zelfs een mee draaiend effect hebben met draaiende deeltjes (frame dragging) dan ligt de gedachte dat een dergelijk veld dus ook bindingsenergie moet bevatten voor mijn gevoel ook voor de hand.
En omdat we al weten dat bindingsenergie massa en zwaartekracht kan veroorzaken (gluonen bijvoorbeeld) en in het geval van fotonen zelfs zwaartekracht mogelijk is zonder massa, dan lijkt het plaatje helemaal compleet als ik aanneem dat de bindingsenergie van een zwaartekracht veld ook extra zwaartekracht zou kunnen veroorzaken. En “extra zwaartekracht” is donkere materie per definitie.
Ik zou dus zeggen: het zwaartekracht veld is de donkere materie die we zoeken.