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Parameter w der EOS
- Rainer Raisch
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Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herw = p/c²ρ ist der Druckparameter der Zustandsgleichung (eos)
Nachdem DESI einen veränderlichen Wert von wΛ vorschlägt, habe ich mir die Frage gestellt, wie dieser für Materie lauten müsste.
Denn es ist ja so, dass relativistische Materie wie Strahlung (w = 1/3, n = 4) behandelt wird, und nicht-relativistische Materie wie kalter Staub (w = 0, n = 3).
Diese Phasenänderung (bezügich w und n) läuft natürlich nicht spontan ab, sondern es ist ein gradueller Übergang (nachdem das Higgsfeld überhaupt Masse erzeugt hat)
n = 3(w+1) ist der Verdünnungsexponent
Maßgeblich für die Geschwindigkeit aller Teilchen ist zunächst die Temperatur eines Gases.
vT = ²(2kB·T/m)
relativistisch müsste hier ein Faktor γ ersetzt werden
Ek = kB·T = (γ-1)c²m also
vT/c = ²(1-1/(1+kB·T/c²m)²)
Man sieht, dass der relativistische Übergang bei kB·T=c²m (also γ=2) zu einer Geschwindigkeit von
v½ = ²3c/2 = 0.866 c
führt. Übrigens ist dies identisch mit der Annihilationstemperatur T=c²m/kB, weil mangels ausreichender Energie der Photonen keine neue Paarbildung mehr stattfinden kann.
Die Komponente m bleibt natürlich bei der Expansion unverändert, die Dichte n·m folgt also 1/a³. Die kinetische Energie folgt hingegen einer zusätzlichen Dehnung 1/a, weil der skalierte (a) relativistische Impuls (m·v·γ) konstant bleibt, mit der Expansion a sinkt also v·γ
p(a) = p·γ·a = m·v·γ·a
Wie gehts weiter?
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herwie dieser für Materie lauten müsste
Für die Dichte nimmt man die relativistische Masse im lokalen mitbewegten Frame. Die Galaxien sind mit ihren durchschnittlich 200 km/sek Pekuliargeschwindigkeit zu langsam als dass der Gammafaktor das Brott fett machen könnte, und von den Neutrionos müsste man zuerst ihre heutige Geschwindigkeit kennen damit man über die Impulsgleichung p(t)=p0/a(t) auf ihre damalige Geschwindigkeit zurückrechnen könnte. Da man die aber nicht kennt werden die Neutrinos meistens wie Photonen behandelt, also mit der Ruhemasse verschwindend klein im Verhältnis zur relativistischen Masse, ansonsten muss man den Neutrinos irgendwelche spekulativen Ruhemassen und Geschwindigkeiten zuweisen, aber da es so oder so keinen allzu großen Unterschied macht da die normale Strahlung in der Ära wo das relevant wäre sowieso haushoch dominiert zahlt sich das in meinen Augen nicht aus. Es gibt schon auch Modelle wo sogar noch die verschiedenen Flavors der Neutrinos berücksichtigt werden sollen, aber ob die so viel genauer oder realistischer sind ist wieder eine andere Frage.
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- Rainer Raisch
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herDas sicher nicht, es geht mir eher darum, abzuschätzen, was es für Λ für einen Unterschied ausmacht, also ob sich das ähnlich verhalten würde, wenn man statt -1 oder -0,997 nun vorschlägt (DESI Seite 41)keinen allzu großen Unterschied
w(a) = w0+wa (1 − a)
w0 = -0,45
wa = -1,79
bzw geht es mir um die Frage, wie die richtige Formel für Masseteilchen aussehen müsste.
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herbzw geht es mir um die Frage, wie die richtige Formel für Masseteilchen aussehen müsste.
In units of $c=1$ und mit
$p(t)=p_0/a(t)$
$p_0=M_0 v_0/\sqrt{1-v_0^2}$
$E(t)=\sqrt{p(t)^2+M_0^2}$
$\rho(t)=E(t)/V_0/a(t)^3$
bekommen wir
$\rho(t)=\frac{M_0 \sqrt{1-\frac{v_0^2}{a(t)^2 \left(v_0^2-1\right)}}}{V_0 a(t)^3}$
$M_0$ ist die insgesamte Ruhemasse und $V_0$ das ursprüngliche Volumen in dem du die Ruhemassen deiner Partikel zählst. $v_0$ ist deren Initialgeschwindigkeit wenn du sie zählst, in der Formel also aufpassen dass du die kleinen und die großen $V$ nicht verwechselst.
Leider habe ich in der Zwischenzeit vergessen wie man hier das Latex einschaltet, sofern wir überhaupt noch eines haben - in dem Fall müsste einer in die FAQ schreiben wie, denn den alten Vorschau Faden den ich im alten Forum für so was erstellt habe kann ich nun nicht mehr zitieren oder editieren um zu schauen wie das gemacht wurde.
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- Rainer Raisch
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herZur Zeit wohl noch nicht. Die alte Notation wäre zB gewesen \( Formel \), die Notation mit den $ habe ich nie benützt.wie man hier das Latex einschaltet, sofern wir überhaupt noch eines haben
Genau darauf wollte ich als erster Schritt hinaus, vielen Dank.
e(a) = e/a³
Um dann an den effektiven Verdünnungsexponenten n zu kommen, benötigt man
e(1)/aⁿ = e(a) = e/a³
n = ln(a³e(1)/e)/ln(a)
w = n/3-1
Wie man diesen Zustandsparameter w dann wieder in zwei Komponenten wa und w0 aufteilen kann, um die Logarithmusfunktion anzunähern, sehe ich noch nicht.
w = w0+wa(1-a)
n = 3(w+1) = 3(w0+wa(1-a)+1) = 3w0+3wa+3-3wa·a ≈ ln(a³e(1)/e)/ln(a)
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herAber ganz verstehe ich nicht, wieso ρ=e/a³v.
Da gehört auch kein kleines v für Velocity sondern ein großes V für Volumen hin, was aber eh extra einen Beitrag weiter oben steht. Dichte ist Energie durch Volumen, der Skalenfaktor a ist dimensionslos.
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- Rainer Raisch
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herJa klar, danke, da bin ich drauf reingefallen.Dichte ist Energie durch Volumen
Bei mir ist e=n·E die Energiedichte.
Bilden wir zunächstn = 3w0+3wa+3-3wa·a ≈ ln(a³e(1)/e)/ln(a)
e(1)/e(a) = a³γ/²(1+γ²/a²) = a⁴/²(1+a²/γ²) = a⁴γ/²(1+a²-β²a²) = a³/²(1+1/a²-β²)
Dies in den Logarithmus eingesetzt ergibt
n = 3-ln(1/a²-β²+1)/ln(a)
Wenn ich mich bis hier nicht verrechnet habe, ergibt sich dann
3w0+3wa+3-3wa·a ≈ 3-ln(1/a²-β²+1)/ln(a)
3w0+3wa-3wa·a ≈ -ln(1/a²-β²+1)/ln(a) = ln(1/a²-β²+1)/ln(1/a)
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herWenn man ein veränderliches w für die dunkle Energie will muss man irgendeine Halbwertszeit oder einen Halbwertsvolumenzuwachs in der sie zu Materie oder Strahlung zerfällt postulieren, dann kann man in den Bereich -1<w<1/3 kommen, aber ob das noch physikalisch sinnvoll ist ist wieder eine andere Frage.
Ich weiß nur dass Materie sich in Strahlung verwandeln kann, was aber auch nur relativ langsam geht, es sei denn man hat Materie und Antimaterie, aber wie das mit dunkler Energie gehen soll weiß wahrscheinlich keiner, dazu müsste sich die dunkle Energie wahrscheinlich mit antidunkler Energie annihilieren.
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- Rainer Raisch
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herNaja DESI hat das einfach gemäß den Beobachtungen modelliert, wobei ich jetzt nicht weiß, wieviele Stützpunkte dabei berücksichtigt wurden, vermutlich nur 3 in nennenswertem z-Abstand.Wenn man ein veränderliches w für die dunkle Energie will muss man irgendeine Halbwertszeit oder einen Halbwertsvolumenzuwachs in der sie zu Materie oder Strahlung zerfällt postulieren, dann kann man in den Bereich -1<w<1/3 kommen, aber ob das noch physikalisch sinnvoll ist ist wieder eine andere Frage.
Ich versuche nur derartiges parallel zu modellieren, um es dann vergleichen zu können. Ob der ganze Versuch überhaupt sinnvoll ist (ca 2,2 σ) ist die andere Frage, nachdem ein konstantes Λ zu überzeugenden w=-0,997 führt, nur halt mit etwas größeren Abweichungen für jeden Messpunkt, soweit ich das verstanden habe.
Ganz verstehe ich das zwar nicht, denn es wird angegeben w = -0,997 (±0,025) und w0 =−0.45 (+0.34/−0.21) und wa = −1.79 (+0.48/−1.00).
Für mich sieht w sehr überzeugend und w0 / wa rotten (hundsgemein) aus.
Nachtrag:
Aber das soll wohl kein Fehlerbalken sein, sondern ein Beliebigkeitsbereich, wo es unzählige passende Kombinationen gibt.
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche heres wird angegeben w = -0,997 (±0,025)
Dann ist w=-1 eh innerhalb des Balkens, und da ich bezweifle dass es für so eine unrunde Zahl wie -0,997 eine elegantere Erklärung als für -1 gibt gewinnt nach Ockhams Rasiermesser die -1. Wenn es ein bisschen mehr als -1 ist müsste das über die Halbwertszeit gehen, aber wenn -1 eh innerhalb des Balkens liegt zahlt sich das wahrscheinlich nicht aus.
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- Rainer Raisch
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche hernaja so sind Messergebnisse eben. Das Problem sind ja eher die häufig genannten Wunschgenauigkeiten.so eine unrunde Zahl
Übrigens scheint es durchaus theoretische Herleitungen der QM für wΛ = -1 zu geben, die auch wm = 0 und wr = 1 ergeben.
Seite 242-243 sites.astro.caltech.edu/~george/ay21/rea...ov_PhysFoundCosm.pdf
Mich wundert nur die Behauptung bei DESI, dass die abenteuerliche Gestaltung eines veränderlichen Wertes w besser passen würde, wobei die Fehlerbalken nahe bei 100% liegen.
Aber wie ich oben nachgetragen habe:
das soll wohl kein Fehlerbalken sein, sondern ein Beliebigkeitsbereich, wo es unzählige passende Kombinationen gibt.
Wenn es Teilchen wären, müsste w ≥ 0. Der Zerfall von Vakuum lässt sich sicher nicht an einer Halbwertszeit festmachen, sondern allenfalls an der Temperatur, die ja mit 1/a fällt. Es gibt zwar auch die Idee, dass der rH eine Rolle spielen könnte.Halbwertszeit
Allerdings ist ein Phasenübergang niemals gleichmäßig, sondern erfolgt innerhalb relativ kurzer Zeit, also allenfalls stufenweise
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche hernaja so sind Messergebnisse eben.
Wenn der Fehlerbalken ±0.025 beträgt wäre es ja auch ein messtechnisches Wunder wenn man exakt -1 ablesen würde, dass die Messung um 1/10 des Fehlerbalkens danebenliegt ist ja eh zu erwarten.
Temperatur, die ja mit 1/a fällt
Irgendwas durch a würde eh reinpassen, denn in
H=H0√[ΩR/a⁴+ΩM/a³+ΩK/a²+ΩΛ/a⁰]
würde irgendein Ω das durch a¹ dividiert wird zumindest optisch ganz gut aussehen. Dann hätte man alle Exponenten von 0 bis 4 drin, derzeit fehlt ja noch die 1 die vom Zustand her zwischen Krümmungsenergie und dunkler Energie liegt.
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herIch Denke nicht das dies viel mit wollen zu tun hat. Ist ja kein Wunschkonzert.... Wenn man ein veränderliches w für die dunkle Energie will ....
Könnte man machen, aber hättest du nicht auch mehr interesse an einem Mechanismus?... muss man irgendeine Halbwertszeit oder einen Halbwertsvolumenzuwachs in der sie zu Materie oder Strahlung zerfällt postulieren, ....
Ich gehe fest davon aus das zukünftige Ergebnise vermehrt in diese Richtung zeigen werden.... aber ob das noch physikalisch sinnvoll ist ist wieder eine andere Frage. ....
Meine Persönliches Model sagt eindeutig das die Wirkung der Dunklen Energie an die Sternen Leuchtkraft gebunden ist und sobald die Lichter im Universum aus gehen wird die Wirkung der DE nachlassen. Eine Rücklaufige Sternenentstehungsrate wird bereits postuliert.
und dank heinzendres wissen wir das auch eine veränderliche DE im gespräch ist.
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Ignoriert zu werden" Böhse Onkelz 1996
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herund dank heinzendres wissen wir das auch eine veränderliche DE im gespräch ist.
Das ist nur der übliche Clickbait. Wer schon ein bisschen länger als ein paar Tage dabei ist kann da eh schon mitsingen, mit solchen Späßen wo sie innerhalb des Fehlerbalkens nach irgendetwas Publizierungswürdigem fischen wackeln sie eh alle Jahre daher aber im Nachinein hat sich sowas bis jetzt noch immer als Nothingburger entpuppt.
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herDas passt super, und um dabei zu bleiben, würde ich eure Weltanschauung als Veggie-Burger bezeichnen. Es sieht richtig aus, ist es aber nicht.... Nothingburger ...
Jetzt mal ernsthaft: Wie wahrscheinlich ist eine Konstante Dunkle Energie (DE) in einem Universum, das entsteht und auch vergeht? Irgendwann muss die Dunkle Energie ihre Wirkung verlieren, und auch wenn die Dunkle Energie erst in der Zukunft veränderlich ist, kann das für heute nicht heißen, dass sie konstant ist, nur weil wir nicht in der Lage sind, das zu messen.
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- Rainer Raisch
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herGarnichts verliert seine Wirkung, wieso ausgerechnet DE? Wenn es das Vakuum ist, dann gibt es derzeit keinen Grund, dass es sich verändert, und wenn es eine Teilchenart ist, dann erst Recht nicht und wenn es eine Eigenschaft des Raumes ist, dann dreimal nicht.Irgendwann muss die Dunkle Energie ihre Wirkung verlieren
Wenn -1 ≈ wΛ ≠ -1, dann muss es sich um eine unbekannte Komponente handeln, die verdammt komisch ist, also eine neue Teilchenart. DM kann es ja nicht sein, weil diese ja w=0 erfüllt, sonst würde ja gar keine Rechnung funktionieren.
Allerdings gilt eben w=0 sowieso nur als Vereinfachung, weil sich alles bewegt, bevor jemand an wΛ rumschraubt, sollte er mal wm exakter definieren. Zum Glück sind ja die Phasenübergänge der Annihilation lange vor der CMB also hierbei unbeachtlich. Bei diesen verwandelt sich jeweils relativistische Materie mit w = 1 zu Strahlung mit w = 1 und einem geringen Anteil Staub mit w ≈ 0.
Auch die Neutrinos sind da ein Wackelkandidat, weil immer unterstellt wird, dass sie so wenig Masse haben, dass sich sich nach wie vor relativistisch v > ³3c/2 bewegen. Da habe ich aber auch mit vorsichtigen Annahmen schon ganz andere Werte berechnet.
Davon abgesehen werden sie wie Strahlung behandelt, obwhl sie KEINEN Druck ausüben, seit sie bei τ = 1 s ausfroren, und sie machen fast so viel aus wie die CMB, also knapp die Hälfte von Ωr. Sie gehorchen NICHT der Gleichung w=n/3-1 bzw n=3w+1 sondern haben n=4 jedoch w=0.
Dass sich Λ grundsätzlich verändert, ist ja für die Inflation eine Notwendigkeit, allerdings wird dies eben immer in Stufen ablaufen und nicht kontinuierlich, aber eine grobe Formel kann natürlich auch kontinuierlich sein, ähnlich wie MOND versucht die Verteilung von DM mit einer synthetischen Formel zu skizzieren. Nur gibt es derzeit und zumindest seit der CMB keinerlei Grund für einen Phasenübergang irgend eines Teilchenfeldes.Am LHC hat man davon nichts gefunden, wo sogar bis zurück zum Higgs Feld geforscht wird.
Ja genau, daran habe ich auch schon gedacht. Das wäre doch zumindest eine Proberechnung Wert, eine neue Alibi-Komponente wX=1 einzufügen, BEVOR man wΛ=-1 verändert.Irgendwas durch a würde eh reinpassen, denn in
H=H0√[ΩR/a⁴+ΩM/a³+ΩK/a²+ΩΛ/a⁰]
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herAlles Ist beim Urknall enstanden und alles wird Auf eine art Enden. Konstant ist ein Trugschuss unserer Erkenntnisbubbel. Das Universum folgt einen Energie Fluß es gibt keinen Stillstand. Es gibt keinen "Ort" x,y,z weil dies t=0 beinhalten würde, alles sind Ereignise....
Garnichts verliert seine Wirkung, wieso ausgerechnet DE? Wenn es das Vakuum ist, dann gibt es derzeit keinen Grund, dass es sich verändert, und wenn es eine Teilchenart ist, dann erst Recht nicht und wenn es eine Eigenschaft des Raumes ist, dann dreimal nicht.
Es kann auch keine Massenlosen Teilchen geben. Der kleinste Natürlichen Wert ist 1. Aber diese 1 ist für uns nicht erkennbar so wie ein Einzellner Wassertroppen in einem Teich nicht erkennbar ist....
Allerdings gilt eben w=0 sowieso nur als Vereinfachung, weil sich alles bewegt, bevor jemand an wΛ rumschraubt, sollte er mal wm exakter definieren. Zum Glück sind ja die Phasenübergänge der Annihilation lange vor der CMB also hierbei unbeachtlich. Bei diesen verwandelt sich jeweils relativistische Materie mit w = 1 zu Strahlung mit w = 1 und einem geringen Anteil Staub mit w ≈ 0.
Auch die Neutrinos sind da ein Wackelkandidat, weil immer unterstellt wird, dass sie so wenig Masse haben, dass sich sich nach wie vor relativistisch v > ³3c/2 bewegen. Da habe ich aber auch mit vorsichtigen Annahmen schon ganz andere Werte berechnet.
Ja das habe ich so auf dem Schirm....
Dass sich Λ grundsätzlich verändert, ist ja für die Inflation eine Notwendigkeit, allerdings wird dies eben immer in Stufen ablaufen und nicht kontinuierlich,
Wie gesagt gibt es für mich keine Masselosen Teilchen das heißt ich brauche auch kein HIggs. Es wird auch nur noch einen Phasenübergang geben können und das bei einer Temperratur des Universums von 0 Kelvin....
aber eine grobe Formel kann natürlich auch kontinuierlich sein, ähnlich wie MOND versucht die Verteilung von DM mit einer synthetischen Formel zu skizzieren. Nur gibt es derzeit und zumindest seit der CMB keinerlei Grund für einen Phasenübergang irgend eines Teilchenfeldes.Am LHC hat man davon nichts gefunden, wo sogar bis zurück zum Higgs Feld geforscht wird.
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herUnd seit wann verliert etwas seine Wirkung im Fluss?Energie Fluß
Es geht hier aber nicht um Philosophie.und alles wird Auf eine art Enden
Niemand zwingt Dich, ein Photon als "Teilchen" zu bezeichnen. Wir sprachen allerdings von DE, das hat sowieso nichts mit "Teilchen" zu tun, diese ist nicht einmal eine Strahlung.Es kann auch keine Massenlosen Teilchen geben
Das wäre der Zustand des Vakuum ohne bewegende Teilchen und ohne Strahlung. Wenn dann das Vakuum nochmals einen Phasenübergang erleiden würde, und noch weiter zerfallen könnte, dann gäbe es wieder ein wenig Strahlung. Allerdings ist die Annahme eines Phasenübergangs bei 0K ein Problem für die Quantenphysik, das gleiche Problem wie die Beendigung der Inflation, was oft auf die leichte Schulter genommen wird. Das Problem ist aber umso größer, wenn das Vakuum diesen Zustand ja bereits einmal mit seiner heutigen Dichte abgeschlossen hat.Es wird auch nur noch einen Phasenübergang geben können und das bei einer Temperratur des Universums von 0 Kelvin.
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herZum Beispiel verliert potenzielle Energie ihre Wirkung, wenn die kinetische Energie zunimmt.
Es geht um BIg Rip, Big Freeze oder Big Crunch.
Es ist keine Strahlung aber auf die Erklärung wie das ohne Teilchen ablaufen soll bin ich gespannt und bis dahin bevorzuge ich meine eigene mit Teilchen....Niemand zwingt Dich, ein Photon als "Teilchen" zu bezeichnen. Wir sprachen allerdings von DE, das hat sowieso nichts mit "Teilchen" zu tun, diese ist nicht einmal eine Strahlung.Es kann auch keine Massenlosen Teilchen geben
Meiner Meinung nach wird es Schlagartig ausfriert wie überkühltes Wasser dem man einen stoß verpasst und dann Big Bang....Das wäre der Zustand des Vakuum ohne bewegende Teilchen und ohne Strahlung. Wenn dann das Vakuum nochmals einen Phasenübergang erleiden würde, und noch weiter zerfallen könnte, dann gäbe es wieder ein wenig Strahlung.Es wird auch nur noch einen Phasenübergang geben können und das bei einer Temperratur des Universums von 0 Kelvin.
Das ist auch nicht verwunderlich weil in beiden fällen das selbe Detail fehlt....
Allerdings ist die Annahme eines Phasenübergangs bei 0K ein Problem für die Quantenphysik, das gleiche Problem wie die Beendigung der Inflation, was oft auf die leichte Schulter genommen wird.
Das versteh ich nicht! die Heutige Dichte hat doch noch 2,7 Kelvin!?!?...
Das Problem ist aber umso größer, wenn das Vakuum diesen Zustand ja bereits einmal mit seiner heutigen Dichte abgeschlossen hat.
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Re: Parameter w der EOS
5 Monate 1 Woche her - 5 Monate 1 Woche herVakuum hat überhaupt keine Temperatur, also 0K.Das versteh ich nicht! die Heutige Dichte hat doch noch 2,7 Kelvin!?!?
Was ist denn das für eine Küchenphysik?Zum Beispiel verliert potenzielle Energie ihre Wirkung, wenn die kinetische Energie zunimmt.
Ein Phasenübergang hat überhaupt nichts mit einem Big Bang zu tun, sondern mit dem Ende der Inflation (ä < 0)Meiner Meinung nach wird es Schlagartig ausfriert wie überkühltes Wasser dem man einen stoß verpasst und dann Big Bang.
Das hatten wir auch bereits. Wenn das Vakuum zu Strahlung zerfällt, dann entfällt die abstoßende Wirkung, die Expansion wird wieder gebremst und kommt genau dann zum Stillstand, wenn auch die Strahlung wieder verschwunden ist, der Big Freeze. Wie ein Ball, der mit Fluchtgeschwindigkeit nie wieder auf die Erde zurückfällt. Einmal Ω=1 immer Ω=1.
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