Ich habe eine Frage an den Physiker. Aus den Beobachtungen unserer Umwelt ergeben sich oft Effekte, die wir nicht erklären können. Und diese fehlende Erklärbarkeit QUÄLT UNS DANN. Z.B. das Zersplittern der Spaghetti beim Durchbrechen auf Kochtopfgröße.
Ich habe den "Fehler" gemacht, physikalische und astronomische Bücher zu lesen. Unter anderem mehrere Bücher zu Spektroskopie und Spektrallinien von Elementen, "Die Entdeckung unserer Milchstraße" (Harald Lesch) und mehreres von Hawking. Da steht in meinen einfachen Worten zu Spektrallinien etwa folgendes drin. Eine Spektrallinie eines Elements oder Moleküls entsteht dadurch, dass ein Element/ Molekül in einem bestimmten breiten Wellenlängebereich elektromagentische Strahlung aufnimmt (absorbierende Spektrallinie) und die aufgenommene Energie durch die Diskretisierug der unteilbaren Quantenenergieniveaus eben nicht wieder gleichmäßig sondern auf einen oder mehrere Wellenlängebereiche konzentriert wieder ab gibt (emittierende Spektrallinie). Besipiel: Wenn ich im Wald ein grünes Blatt am Baum sehe, erscheint das Blatt eben deshalb in der Farbe grün, weil es gleichmäßig verteiltes weißes Licht unterschiedlicher Wellenlängen aufnimmt (absorbiert) aber hauptsächlich nur Licht der Wellenlänge wieder abstrahlt (emittiert), die der Farbe grün entspricht. Und wenn man sich irgendetwas mit einer Farbe anpinselt, dass ist das ganz genauso, nur dass die abgestrahlten Wellenlängen nicht Farbe grün entsprechen, sondern blau, rot oder grün und Mischungen davon. So weit so einfach.
Nun ist der Wellenbereich der elektromagnetischen Wellen ja sehr viel größer als das sichtbare Licht. In der Wellenlänge abwärts schließen sich die energiereicheren UV-Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung an das sichtbare Licht an. In der Wellenlänge aufwärts schließen sich die energieärmeren Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung und irgendwann Radiowellenstrahlung an. Das Energieniveau der Strahlung geht parallel zur Frequenz, welche der Kehrwert der Wellenlänge ist. So weit so einfach.
Wir wissen außerdem noch folgendes über Materie aus Elementen und Molekülen. Sobald sich Materie durch Bestrahlung irgendeiner Wellenlänge auf eine Temperatur aufheizt, die leicht höher ist als ihre Umgebungstemperatur, fängt sie an thermische Infrarotstrahlung abzustrahlen. Wenn man es - als Nicht-Physiker - nicht ganz so genau nimmt, könnte man sagen, jede Materie die wir Menschen jemals kennen gelernt haben, hat eine Emissionslinie im thermischen Infrarotbereich. Das Universum ist vom Leuchten der Sterne und dem Gamma-Beam der schwarzen Löcher recht gut von Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen durchflutet. Wenn man das Halo unserer Milchstraße (die räumliche Kugel um die Galaxiescheibe herum) auf thermische Infrarotstrahlung untersucht, kommt man zu dem Ergebnis, dass es außerhalb der Bereiche, wo das zentrale schwarze Loch wie verrückt Gammastrahlung nach oben und unten rauspustet, kaum thermische Infrarotstrahlung gibt. Das würde nahelegen, dass es im Halo unserer Milchstraße auch nur sehr wenig Materie gibt. (Und wenn andere Galaxien so aufgebaut wären wie unsere Milchstraße, dann gäbe es auch in derem Halo nur sehr wenig Materie.) So weit so einfach.
In den 60er und 70er Jahren haben Astronomen die Bahnen der Galaxien beobachtet und dabei eine Entdeckung gemacht. Zwischen den Galaxien gibt es Kräfte, die sich nicht aus der Gravitation der beobachtbaren leuchtenden Materie erklären lassen. Sie haben daraus gefolgert, dass in den Galaxien weitere nicht-leuchtende Materie, sogenannte dunkle Materie, geben müsste, die die anderen 80% der Kräfte verursacht. So weit so gerade noch einfach.
Wenn man es sich aber genauer anschaut, dann müsste etwa 2/3 der unerklärten Kräfte abstoßend und nur ein 1/3 der Kräfte anziehend sein. Wir kennen aber nur anziehende Gravitationskräfte. Außerdem haben wir in der Quantenphysik mittlerweile einen in sich logisch abgeschlossen Zoo von Teilchen gefunden, das sogenannte Standardmodell. Es hat schon tausende an experimentellen Prüfungen erfolgreich überstanden. Die vermutete dunkle Materie der Astrophysiker steht vollkommen außerhalb der Teilchen des Standardmodells. Im Endeffekt müsste es den ganzen Zoo an Teilchen nochmal in dunkle Materie Version geben. Aber bisher haben wir noch nicht eins dieser dunklen Materie Teilchen finden können. So weit so schon nicht mehr ganz so einfach.
Nun endlich meine Frage.
Müsste die richtige Schlussfolgerung aus den unerklärten Kräften zwischen den Galaxien nicht lauten, dass es noch EINE WEITERE BISHER UNBEKANNTE KRAFT gibt aber nicht weitere unbekante Materie? Oder anders gefragt. Wie hoch ist die ungefähre Wahrscheinlichkeit in Prozent, dass es dunkle Materie überhaupt gibt?
[Ich möchte noch hinzufügen, dass es mir NICHT darum geht, zu testen wie schlau Du bist. (Denn Du bist in diesen Sachen sowieso schlauer als ein Nicht-Physiker.) Vielmehr hat man als Nicht-Physiker eben nicht so oft die Gelegenheit einem echtem Physiker eine möglicher Weise dumme Laienfrage zu stellen. Aber es quält einen trotzdem.]
