Hallo Experten,
kann in einem Teil des Raumes jegliche Materie fehlen? Oder ist Materie allgegenwärtig? Ist Materie im Vakuum? Wie ist das bei schwarzen Löchern? Danke für die Hilfe!
Grüsse
Thomas
Moin,
kann in einem Teil des Raumes jegliche Materie fehlen?
in sehr guter Näherung.
Man geht davon aus, daß im intergalaktischen Raum die Materiedichte bei etwas einem Atom pro Kubikmeter liegt.
Ist Materie im Vakuum?
Wenns denn ein theoretisch perfektes ist, dann nein, aber die (dumme) Praxis 
Dazu kommt, daß ein selbst theoretisch materiefreier Raum nicht völlig leer ist, da machen Felder und Strahlung sowie virtuelle Teilchen einen Strich durch die Rechnung. http://de.wikipedia.org/wiki/Virtuelle_Teilchen
Gandalf
Zunächst löse Dich mal von der Vorstellung, dass Materie irgendwas festes, greifbares ist. Denn jeder Staubsturm zB besteht auch aus Materie, aus Teilchen. Im Vakuum (im Weltraum) findet sich etwa 1 Teilchen in einem Kubikcentimeter. Das ist ziemlich wenig, wenn man bedenkt, dass 1 mol Kohlenstoff (12g) aus 6.022*10²³ Teilchen besteht.
Neben der Materie, die Du sehen und erfühlen kannst gibt es noch eine ganz andere seltsame Materie, die bisher nur aus theoretischen Überlegungen existieren muss, aber noch nicht nachgewiesen werden konnte. Man nennt sie „Dunkle Materie“, weil wir sie im Weltraum nicht sehen können, mit keiner Art von Teleskop oder Strahlungsmesser. Sie ist aber nicht nur im Weltraum vorhanden, sondern auch hier auf der Erde - überall um uns herum (sogar IN uns). Spannend, wenn man den Schätzungen glauben will, dass es etwa 6 mal so viel Dunkle Materie wie „normale Materie“ gibt. Oder anders: Das Weltall soll ungefähr zu 4% aus normaler Materie, zu 23% aus Dunkler Materie bestehen. Ja, da fehlt doch noch was? Noch so was ominöses. Die restlichen 73% soll nämlich die „Dunkle Energie“ ausmachen.
Bei schwarzen Löchern kenne ich mich jetzt leider nicht so aus.
Falls Du Dich über die Begriffe mehr informieren willst - Wikipedia ist Dein Freund. Ausserdem hat Prof. Harald Lesch da schon einige superinteressante Sendungen drüber gemacht. Such bei YouTube einfach mal nach „Alpha Centauri“ in Verbindung mit den diversen Begriffen. Viel Spass.
Falls danach noch Fragen offen sind, schreib dem Harald doch einfach mal eine Mail, vielleicht macht er ne Sendung drüber.
Gruss
Raum nirgends ohne ‚Materie‘
Hi Thomas,
wenn du unter „Materie“ (Elementar-)Teilchen verstehen möchtest, mithin räumlich separierte Partikel, dann ist der Zwischenraum, ohne den sie ja keine Partikel wären, natürlich leer. Zumindest ist er partikel-frei. So wäre es zumindest, abstrakt, wenn Materie nur aus Teilchen bestünde, sog. Hadronen (z.B. Protonen usw.) und Leptonen (z.B. Elektronen usw.), die die Atome substantiell aufbauen, und wenn es nicht auch Wechselwirkungen gäbe, die, quantenmechanisch betrachtet, im Austausch von wiederum anderen Teilchen, den Bosonen (Eichbosonen usw., z.B. Photon), besteht.
Der reale physikalische Raum sieht allerdings anders aus. Über die Dichte der Hadronen (genauer: Barionen, wie z.B. Proton) im intergalaktischen Raum wurde ja schon etwas gepostet. Ebenfalls über die hypothetische „dunkle Materie“, von der keine Eigenschaften bekannt sind, außer, daß sie gravitativ wirkt.
Dies gilt für diejenigen Bereiche des Universums, in denen sich überhaupßt Galaxien bzw. Galaxienhaufen befinden. Das Gewebe der Galaxien füllt allerdings auch nur einen kleinen Teil des Universums. Der Rest besteht aus sog. Voids.
http://www.mpa-garching.mpg.de/galform/presse/
Aber auch der Raum, in dem sich kein Hadronen befinden, ist nicht „Nichts“. Das reale phsyikalische Vakuum wird von sog. Quantenfluktuationen bestimmt:
http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenfluktuation
Das bedeutet: Quantenmechanisch betrachtet gibt es kein „absolutes“ Vakuum.
Darüber hinaus gibt es natürlich auch noch Teilchen als Quanten von Feldern, die nirgendwo im Raum Null werden. Z.B. die elektromagnetischen Felder. Deren Quanten, die Photonen, zählen ja auch zu den Teilchen. Diese haben zugleich die Eigenschaft, Wellen zu sein - also Feldstörungen, die den Raum durchqueren, bis die Teilchen irgendwo absorbiert werden. Es gibt aber im Universum keinen Raum, der frei von elektromagnetischer Strahlung ist.
Dasselbe gilt für die Gravitationsfelder, die ebenfalls nicht Null werden.
Dann fragst du nach schwarzen Löchen. In dem Bereich innerhalb der diversen Ereignishorizonte von schwarzen Löchern kann man von „Raum“ im klassischen Sinne nicht mehr sprechen. Hier gilt die Schwarzschild-Metrik
http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild-Metrik
in der die Raum- und Zeitkoordinaten nicht mehr dieselbe Bedeutung haben wie im gravitationsfreien Raum. Ihre Bedeutung ist vertauscht. Diese Metrik wird auch mit ganz anderen Arten von Koordinaten beschrieben:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kruskal-Szekeres-Koordi…
Da es innerhalb der Horizonte keine geschlossenen Raumkurven von Teilchen mehr gibt (sie enden alle in der Singularität), kann man dort auch nicht im klassischen Sinne von Teilchen sprechen, die sich „im Raum“ umherbewegen.
Gruß
Metapher