Dunkle Energie – Ein kosmisches Raetsel Dunkle Energie- ein kosmisches Rätsel

Woraus besteht unser Universum ? Quintessenz ! Feuer, Luft, Wasser, Erde !

Dunkle Energie dominiert das Universum Energie - Dichte im Universum Energie - Dichte im Universum = Materie + Dunkle Energie Materie + Dunkle Energie 30 % + 70 % 30 % + 70 %

Was ist Dunkle Energie ?

Abell 2255 Cluster ~300 Mpc Materie : Alles was klumpt

Materie Materie Alles was klumpt! Gravitationspotential Alles was klumpt! Gravitationspotential Die meiste Materie ist dunkel ! Die meiste Materie ist dunkel ! Bisher nur durch Gravitation spürbar Bisher nur durch Gravitation spürbar

Gravitationslinse,HST

Gesamte Energie – Dichte : gemessen durch Anisotropie der kosmischen Hintergrund - Strahlung

Foto des Urknalls WMAP

Dunkle Energie : klumpt nicht - homogen im Raum verteilt Ω m + X = 100 % Ω m + X = 100 % Ω m : 30% klumpt Ω m : 30% klumpt Ω h : 70% Dunkle Energie Ω h : 70% Dunkle Energie h : homogen

Raum zwischen den Klumpen ist nicht leer : Dunkle Energie !

Zwei wichtige Vorhersagen Die Expansion des Universums beschleunigt sich heute ! Strukturbildung : Ein primordiales Fluktuationsspektrum

Was ist die Dunkle Energie ? Kosmologische Konstante oder Quintessenz ?

Kosmologische Konstante : statisch Quintessenz : dynamisch homogene dunkle Energie: ρ h /M 4 = ˉ¹²¹ Materie: ρ m /M= ˉ¹²¹ Materie: ρ m /M 4 = ˉ¹²¹

Quintessenz C.Wetterich,Nucl.Phys.B302(1988) B.Ratra,P.J.E.Peebles,ApJ.Lett.325(1988)L17, Kosmon – Feld φ(x,t) Kosmon – Feld φ(x,t) ähnlich elektrisches Feld, aber keine Richtung ( Skalarfeld ) Homogenes und isotropes Universum : φ(x,t)=φ(t) Potenzielle und kinetische Energie des Kosmon - Felds tragen zu dynamischer Energiedichte des Universums bei

Fünfte Kraft Starke,elektromagnetische,schwache Wechselwirkung GravitationKosmodynamik Auf astronomischen Skalen: Graviton + Kosmon

Wie kann man Quintessenz von kosmologischer Konstanten unterscheiden ?

Zeitabhängigkeit der dunklen Energie Kosmologische Konstante : Ω h ~ t² ~ (1+z) -3 M.Doran,… Dunkle Energie im frühen Universum : unter 10 %

Quintessenz und Zeitabhängigkeit der fundamentalen Konstanten Proton – Masse, Elektron - Masse : keine festen Konstanten ! keine festen Konstanten ! Verhältnis m p /m e hängt vom Wert des Kosmon Felds ab ! Zeitentwicklung von φ Zeitentwicklung von m p /m e Zeitentwicklung von m p /m e

Zeitvariation der fundamentalen Konstanten ist winzig – wäre aber von großer Bedeutung ! Mögliches Signal für Quintessenz Παντα ρει Alles fliesst

Scheinbare Verletzung des Äquivalenzprinzips Verschiedene Kopplung des Kosmons an Proton und Neutron Verschiedene Kopplung des Kosmons an Proton und Neutron Differentielle Beschleunigung Differentielle Beschleunigung η = Erde p,n Kosmon MICROSCOPE – Satelliten-Mission Körper mit gleicher Masse aber verschiedener Zusammensetzung fallen nicht gleich schnell zur Erde !

Zusammenfassung o Ω h : 70 % des Universums besteht aus Dunkler Energie Dunkler Energie o Q/Λ : dynamische und statische dunkle Energie unterscheidbar dunkle Energie unterscheidbar o Q : zeitlich veränderliche fundamentale Kopplungen, fundamentale Kopplungen, scheinbare Verletzung des Äquivalenzprinzips scheinbare Verletzung des Äquivalenzprinzips

A.Coc Primordiale Häufigkeiten der leichten Elemente aus der Nukleosynthese