Neuer Ansatz der Kosmologie und theoretischen Physik

2023-12-18-redaktionell

18. Februar 2023.

**Warum Kosmologie, Astrophysik und theoretische Physik seit 50 Jahren blockiert sind.

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Der "aktuelle Standardmodell" funktioniert nur mit zwei Zutaten: der dunklen Materie und der dunklen Energie. Die dunkle Materie, mit positiver Masse, hat die Funktion, die Konfinierung von Galaxien und Galaxienhaufen zu gewährleisten, die flache Form ihrer Rotationskurven zu erklären, auf eine völlig ad-hoc-Weise. Tatsächlich, wie bestimmt man ihre Verteilung im Raum? Indem man einfach sicherstellt, dass sie diese Rotationskurven wiederherstellt. Millionen wurden überall ausgegeben, um sie zu fangen, in Bergwerken, Tunneln, im Weltraum. Tausende von Artikeln wurden in diesen Top-Zeitschriften veröffentlicht, die allesamt Spekulationen über ihre Natur sind. Umsonst. Man versuchte, den Kandidaten zu fangen, der als wahrscheinlichster gilt, den Neutralino, in einem Kilo Xenon, dann zehn, dann hundert, dann eine Tonne, mehrere Tonnen.

Kein Neutralino, kein Butter in der Pfanne.

Man hat der dunklen Energie einen positiven Energiewert und einen negativen Druck zugeschrieben, was paradox erscheinen könnte, da ein Druck (skalar) zunächst eine Volumendichte der Energie ist. Die Gesetzmäßigkeit der Expansion des Universums ergibt sich aus einer Lösung der Einstein'schen Feldgleichungen. Die "Quelle" dieser Dynamik befindet sich im zweiten Teil. Es ist eine Volumendichte der Energie rho c^2. Man findet also zwei Terme. Zunächst jenen, der die Wirkung der Masse beschreibt, entsprechend der berühmten Einstein'schen Gleichung E = mc^2. Der andere Term ist der Druck. Alles ist homogen und wird in Joule pro Kubikmeter gemessen.

Wofür steht dieser zweite Term? In der Materiephase ist es die Volumendichte der kinetischen Energie der Massen, die das Universum bilden, gemäß der Zustandsgleichung:

In der Strahlungsphase, neben der Volumendichte der Energie der Photonen: h nu, multipliziert mit der Anzahl der Photonen pro Kubikmeter, gibt es den Strahlungsdruck, der der folgenden Beziehung entspricht, was einer "Zustandsgleichung des Photonengases" entspricht:

Gemäß der Einstein'schen Gleichung, Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie:

Ein positiver Druck ist synonym mit einer Verzögerung der Expansion.

Umgekehrt, um einen Bewegungsverlauf der Beschleunigung der kosmischen Expansion zu erklären, muss etwas vorhanden sein, das mit einem negativen Druck verbunden ist.

Wenn man annimmt, dass dieser Druck, der mit der dunklen Energie verbunden ist, eine Volumendichte der Energie ist, würde dies zu dem Schluss führen, dass negative Energiezustände existieren (siehe die Arbeiten von Nathalie Debergh).

Doch man verdrängt sie durch einen Zaubertrick, indem man diesem neuen Komponenten, von unbekannter Natur, eine "Zustandsgleichung" verleiht:

Die Wahl w = -1 (die nichts rechtfertigt) ermöglicht es, eine äquivalente Volumendichte zu erhalten, positiv in Kilogramm pro Kubikmeter. Dies ermöglicht es dann, den Käsekuchen zu vervollständigen, der den Inhalt des Universums in Bezug auf beobachtete Massen, nicht beobachtete, positive Massen, die dunkle Materie, sowie in "Materieäquivalent" darstellt, was (in Kilogramm pro Kubikmeter) einen mysteriösen repulsiven Effekt des Vakuums darstellt, der mit der kosmologischen Konstante Lambda verbunden ist.

In dem: dem Janus-Modell wird das verstanden, was die Beschleunigung der kosmischen Expansion verursacht, als die Summe zweier Terme:

• Die Energie-Dichte (negativ), die mit der Masse verbunden ist, gemäß E = m c^2, mit E und m negativ.

• Ein negativer Druck, der als negative Energie-Dichte, die mit der negativen kinetischen Energie dieser gleichen Teilchen verbunden ist.

Es gibt also einen grundlegenden Unterschied zwischen diesen beiden Interpretationen. Da die kosmologische Konstante, wie ihr Name es andeutet, zeitlich konstant bleibt, entspricht sie einem mysteriösen repulsiven Effekt des Vakuums, das dann mit einer konstanten Energie-Dichte verbunden ist, unempfindlich gegenüber der Expansion und der Dichteabnahme, die mit der Expansion verbunden ist. Wenn a der "Skalenfaktor" ist, der die "Größe des Universums" anzeigt, wird jede Dichte von etwas a priori mit 1/a^3 variieren.

Das Ergebnis ist, dass das Universum, so von der konstanten negativen Druckkraft angetrieben, sich dann gemäß einer exponentiellen Funktion der Zeit ausdehnt.

Im Janus-Modell in der Materie-Ära wird die Dynamik der Expansion dem überwiegenden Inhalt an negativer Masse zugeschrieben: Diese negative Masse übernimmt dann zwei Rollen: die, die von der dunklen Materie gespielt wird, und die, die von der dunklen Energie gespielt wird. Diese Energie-Dichte sinkt dann mit 1/(a^3). Die Zukunft des Universums ist dann anders. Ohne diesen Antrieb im Laufe der Zeit wird seine Ausdehnung dann fast linear und nähert sich einer Asymptote.

Diese beiden Weisen, die Dinge zu betrachten, verdienen es, in Perspektive gesetzt zu werden. Wir hatten einen sehr strukturierten Artikel verfasst, zuerst an Physical Review D im November 2022 gesendet. Sofortiger Ablehnung, ohne Begutachtung durch einen Gutachter, mit der einzigen Bemerkung "nicht geeignet" ("not suitable"). Zweite Einreichung an Astrophysical Journal. Gleicher Vorgang, am 12. Februar 2023, mit ebenfalls einer Ablehnung der Einreichung an einen Gutachter. Sie werden die Inhalte dieser Antwortnachrichten vor dem Artikel lesen.

Französische Version

**Englische Version. **

*Tatsächlich lehnen die Zeitschriften systematisch die Einreichung unserer Artikel an Gutachter ab, seit fünf Jahren. Es gab also etwa zehn Ablehnungen. *

Dies zeigt ein grundlegendes Versagen des wissenschaftlichen Publikationssystems. Trotzdem bleiben sie der Spekulation offen. Man kann zwei Beispiele nennen. Für Physical Review D nennen wir einen Artikel, in dem dieser französische Kosmologe Aurélien Barrau (beachten Sie die bemerkenswerte Fülle seiner Wikipedia-Seite) als Mitverfasser auftritt

[Auf Physical Review D, 2019](article Barrau)

Auf arXiv

Was schlagen die Autoren des Artikels vor? Ein Modell, in dem die dunkle Materie die "Relikt" von Kollisionen zwischen "Mini-Schwarzen Löchern" sein könnte, die sich "in der Planck-Ära" befinden, also in dem am weitesten zurückliegenden Zustand des Universums (unzugänglich für jede Beobachtung). Hypothetische "Mini-Schwarze Löcher". Übersetzen Sie den Titel:

• **Die dunkle Materie als Relikt der Planck-Ära, ohne zu viele exotische Annahmen **(...). *

Vorgeschlagene Tests im Hinblick auf mögliche beobachtete Daten: Nichts. Ein perfektes Beispiel für den Satz des Mathematikers Jean-Marie Souriau:

*- Ein Physiker ohne Erfahrung und eine Mathematik ohne Strenge.

In Bezug auf die dunkle Energie ist die wissenschaftliche Gemeinschaft in Aufruhr, seit die beiden Artikel in **Astrophysical Journal **und Astrophysical Letters veröffentlicht wurden.

Der erste.** Der zweite. ****Ein wissenschaftlicher Blogger gibt hier seine Meinung ab**.

Um es zu vereinfachen, hören Sie sich in der Blog-Website des Autors seinen Kommentar an.

Worum geht es?

Wir haben gesehen, dass das Wesen dieser dunklen Energie darin besteht, als ein Bestandteil mit konstanter Volumendichte aufzutreten, unempfindlich gegenüber dem Phänomen der kosmischen Expansion. Betrachtet...