Der Ursprung des Universums für Dummies.pdf

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Der Ursprung des Universums für Dummies -
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Eine grobe Zeitschiene des Universums
Wenn wir den Ursprung des Universums untersuchen, müssen wir eine Menge Abschätzungen anstellen oder
manchmal auch einfach Sachen erraten. Deshalb sollte man vor jede Zeitangabe das Wörtchen »ungefähr«
setzen!
0: Der Urknall. Entstehung von Raum und Zeit. (Im Kapitel 6 erzählen wir mehr vom Urknall.)
nach 10
– 43
Sekunden: Die Schwerkraft trennt sich von den drei anderen Fundamentalkräften
(Elektromagnetismus, schwache und starke Wechselwirkung). Dies ist die früheste Zeit, die von den
theoretischen Physikern erforscht wurde. Die starke und die schwache Wechselwirkung trennen sich kurze
Zeit später. (Der Elektromagnetismus wird im 4. Kapitel erklärt.)
nach 10
– 35
Sekunden: Das Universum expandiert und dehnt sich zunächst spektakulär aus – eine Phase,
die als Inflation bezeichnet wird. Dieser Prozess bewirkt, dass kleinste Raumbereiche auf weit größere
Abmessungen aufgeblasen werden und dabei irgendwelche Unebenheiten »ausgebügelt« werden.
nach 10
– 6
Sekunden: Elementarteilchen erhalten eine Masse. Die elektroschwache Kraft spaltet sich in
den Elektromagnetismus und die schwache Wechselwirkung auf – die beiden Naturkräfte, die wir heute
beobachten. Subatomare Elementarteilchen erhalten eine Masse.
nach 1 Sekunde: Die ersten zusammengesetzten Teilchen. Protonen und Neutronen bilden sich aus einer
sehr heißen Suppe aus Quarks und Gluonen (Kapitel 9 erklärt dies in größeren Einzelheiten).
nach 3 Minuten: Die ersten chemischen Elemente (zumeist Wasserstoff und Helium) bilden sich. Das
Universum expandiert und kühlt sich so rasch ab, dass kaum schwerere Elemente gebildet werden.
nach 380.000 Jahren: Die Temperatur des Universums nimmt so stark ab, dass Protonen und
Neutronen Elektronen einfangen können. Zum ersten Mal ist es möglich, dass sich Licht ungehindert im
Weltraum ausbreiten kann, und der Nebel des frühen Universums lichtet sich. Dieses Licht ist heute noch
als kosmische Mikrowellenstrahlung nachweisbar (in Kapitel 6 wird der kosmische
Mikrowellenhintergrund erklärt).
nach 30 Millionen Jahren: Zum ersten Mal bilden sich Sterne im Universum. Computerberechnungen
deuten darauf hin, dass die ersten Sterne sich zu dieser Zeit gebildet haben und damit auch schwere
Elemente erschaffen wurden.
nach 200 Millionen Jahren: Die Milchstraße bildet sich aus. 2004 haben Wissenschaftler ausgerechnet,
dass sich die Heimatgalaxie der Erde nur kurze Zeit (in kosmischen Maßstäben) nach den ersten Sternen
gebildet hat. Wenn man zum 13. Kapitel vorblättert, erfährt man etwas über die Entstehung von
Sonnensystemen.
nach 9 Milliarden Jahren: Das Sonnensystem bildet sich zusammen mit der Erde. Die nach der
Entstehung der Sonne übrig gebliebene Materiescheibe wird langsam klumpig.
nach 10 Milliarden Jahren: Das Leben auf der Erde beginnt. Das Einwirken der energiereichen
Sonnenstrahlung und von Gewittern auf eine »Ursuppe« organischen Materials kann zur spontanen Bildung
von Leben geführt haben.
nach 11 Milliarden Jahren: In der Erdatmosphäre sammelt sich Sauerstoff an. Das für die Atmung von
Tieren lebenswichtige Gas tritt erstmals auf.
nach 13,5 Milliarden Jahren: In Afrika entwickeln sich die ersten Menschen. Erste Spuren des
modernen Menschen erscheinen auf diesem Erdteil, in der Folge wird nach und nach der ganze Planet
bevölkert.
nach 13,7 Milliarden Jahren: Ergreifen Sie dieses Buch. Darin wird der Ursprung des Universums
erklärt!
Glossar
Anisotropie:
Die Veränderlichkeit einer physikalischen Größe mit der Richtung, in der sie gemessen wird.
Beispielsweise ist die Temperatur des kosmischen Mikrowellenhintergundes anisotrop.
Antimaterie: Materie, die völlig aus Antiteilchen besteht.
Antiteilchen: Jedes Elementarteilchen hat ein Gegenstück, das die gleiche Masse besitzt, aber entgegengesetzte
Eigenschaften hat. Beispielsweise ist das positiv geladene Positron das Antiteilchen des negativ geladenen
Elektrons.
Baryon:
Die Familie der schweren subatomaren Teilchen, einschließlich der Protonen und Neutronen, die sich
mittels starker Wechselwirkung beeinflussen.
Boson: Ein Elementarteilchen, das eine Kraft in sich trägt, wie das Photon (der Träger der elektromagnetischen
Kraft) und die W- und Z-Bosonen (Träger der schwachen Wechselwirkung).
Dopplereffekt:
Der Effekt, durch den die Frequenz oder Wellenlänge von Licht oder Schall sich durch die
Bewegung der Quelle relativ zum Beobachter scheinbar verändert.
Dunkle Energie:
Eine geheimnisvolle Energie, die etwa 70 Prozent des Materie- und Energieinhalts des
Universums ausmacht und die dazu führt, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt.
Dunkle Materie: Unbekannte Materie, die im Weltraum durch ihre Schwerkraft nachgewiesen werden kann, die
aber nicht wie normale Materie leuchtet.
Elektron: Ein leichtes Elementarteilchen mit negativer Ladung.
Elementarteilchen:
Ein Teilchen, wie das Quark oder das Elektron, von dem die Wissenschaftler annehmen,
dass es nicht in kleinere Teilchen zerlegt werden kann.
Galaxie: Ein riesiges System, das aus Milliarden von Sternen und riesigen Mengen von Gas und Staub besteht.
Die Milchstraße ist ein solches System.
Hubble-Konstante: Das Verhältnis der Geschwindigkeit, mit der sich Galaxien von uns wegbewegen, und ihrer
Entfernung von uns. Diese »Galaxienflucht« wird durch die Expansion des Universums hervorgerufen.
Kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB):
Als abgekühlter Überrest des Urknalls erfüllt diese
Mikrowellenstrahlung das gesamte Universum und lässt sich heutzutage bei einer Temperatur von etwa 2,725
Kelvin beobachten.
Nebel:
Eine im Weltraum schwebende Wolke aus Gas und Staub, die Licht aussenden, reflektieren oder
absorbieren kann.
Neutrino: Ein Elementarteilchen, das keine elektrische Ladung und nur eine ganz geringe Masse besitzt. Es kann
ganze Planeten oder Sterne durchdringen, ohne mit anderen Teilchen wechselzuwirken.
Neutron:
Eines der Baryonen, aus denen Atome aufgebaut sind. Neutronen besitzen keine elektrische Ladung
und bestehen aus einem Up-Quark und zwei Down-Quarks.
Neutronenstern:
Der kollabierte Kern eines massereichen Sterns, der nach einer Supernova-Explosion
zurückbleibt. Die Materie in einem solchen Überrest ist so stark zusammengedrückt, dass negativ geladene
Elektronen und positiv geladene Protonen zusammengezwängt werden und Neutronen bilden.
Photon: Ein kleines Paket elektromagnetischer Strahlung.
Planet: Ein großes, nahezu kugelförmiges Objekt, das um einen Stern kreist.
Proton: Ein Baryon, das sich in jedem Atomkern findet. Es besteht aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark
und besitzt eine positive Ladung.
Pulsar:
Ein schnell rotierender dichter Neutronenstern, der Licht, Radiowellen und/oder Röntgenstrahlung
aussendet – gebündelt wie das Licht eines Leuchtturms.
Quant: Die kleinstmögliche Einheit von irgendetwas Existierendem.
Quark: Die Elementarteilchenfamilie, deren Mitglieder sich vereinigen, um Baryonen zu bilden. Quarks treten in
sechs Geschmacksrichtungen (Flavours) auf: up, down, charm, strange, top, bottom.
Quasar: Das helle Zentrum einer aktiven Galaxie, das wahrscheinlich durch ein riesiges Materie verschlingendes
Schwarzes Loch gespeist wird.
Roter Riese: Ein ausgedehnter heller Stern mit geringer Oberflächentemperatur.
Rotverschiebung: Die Vergrößerung der Wellenlänge des Lichts. Im Fall der weit entfernten Galaxien wird diese
Vergrößerung durch die Expansion des Universums hervorgerufen.
Schwarzes Loch: Ein Objekt, das ein so starkes Schwerefeld besitzt, dass nichts aus seinem Inneren entkommen
kann – das Licht eingeschlossen.
SETI: Die Suche nach extraterrestrischer Intelligenz.
Sonnensystem: Die Sonne und alle Himmelskörper, die sich in Bahnen um sie bewegen: Planeten und Monde,
Asteroiden, Kometen usw.
Stern: Eine große Masse heißen Gases, die durch ihre eigene Schwerkraft zusammengehalten wird und in ihrem
Inneren Energie durch Kernreaktionen erzeugt.
Stringtheorie:
Eine Theorie, die besagt, dass die elementaren Dinge in der Natur nichts anderes als
eindimensionale Fäden sind – die Strings.
Urknall: Die weithin akzeptierte Theorie, die besagt, dass das Universum vor etwa 14 Milliarden Jahren sich aus
einem extrem heißen und dichten Zustand heraus zum heutigen Erscheinungsbild entwickelte.
Weißer Zwerg: Der übrig gebliebene Kern eines Sterns, der seinen Kernbrennstoff verbraucht hat und sich zu
einer Kugel aus Materie hoher Dichte zurückgebildet hat.

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