Nachweismethoden der DM

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹

Gravitationslinsen Rotationskurven

Direkter Nachweis der DM

( Elastische Streuung an Kernen) Indirekter Nachweis der DM

( Annihilation der DM in Materie-Antimaterie)

Nachweismethoden der DM

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²

• 95% of the energy of the Universe is non-baryonic

23% in the form of Cold Dark Matter

• Dark Matter enhanced in Galaxies and Clusters of Galaxies but DM widely distributed in halo->

DM must consist of weakly interacting and massive particles -> WIMP’s

• Annihilation with <σv>=2.10

cm

/s, if thermal relic

From CMB + SN1a + surveys

DM halo profile of galaxy cluster from weak lensing

If it is not dark It does not matter

What is known about Dark Matter?

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³

Thermische Geschichte der WIMPS

Thermal equilibrium abundance Actual abundance

T=M/22

C o m o vi n g n u m b er d en si ty

x=m/T

Jungmann,Kamionkowski, Griest, PR 1995

WMAP -> h

=0.1130.009 ->

<v>=2.10

cm

/s

DM nimmt wieder zu in Galaxien:

 1 WIMP/Kaffeetasse  10

<ρ>.

DMA (ρ

) fängt wieder an.

T>>M: f+f->M+M; M+M->f+f T<M: M+M->f+f

T=M/22: M decoupled, stable density (wenn Annihilationsrate

Expansions- rate, i.e.  =<  v>n  (x

)  H(x

) !)

Annihilation in leichtere Teilchen, wie

Quarks und Leptonen ->  0’s -> Gammas!

Einzige Annahme: WIMP = thermisches

Relikt, d.h. im thermischen Bad des

frühen Universums erzeugt.

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴

How do particles annihilate?

e+ ~~

e-

q q

LEP collider:

e+e- annihilation

~~ ~~





e e e

photon annihilation

In CM: Eq=Ee

monoenergetic quarks

from monoenergetic leptons Quarks fragment into jets, mostly light mesons:π+,π-,π

π

decays 100% in 2 photons

So as many photons as charged particles from annihilation

On average: 37 photons pro annihilation into quarks at LEP

Spectral shape VERY WELL MEASURED

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁵

DM Annihilation in Supersymmetrie

Dominant

 +   A  b bbar quark pair B-Fragmentation bekannt!

Daher Spektren der Positronen, Gammas und Antiprotonen bekannt!



















 f

f

f

f

f

f

Z

Z W

W





f ~

A Z

Galaxie = Super B-Fabrik mit Rate 10

x B-Fabrik

≈37

gammas

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁶

Indirect Dark Matter Searches

Annihilation products from dark matter annihilation:

Gamma rays

(EGRET, FERMI)

Positrons (PAMELA)

Antiprotons ^(PAMELA) e+ + e-

(ATIC, FERMI, HESS, PAMELA)

Neutrinos (Icecube, no results yet)

e-, p drown in cosmic rays?

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁷

Pamela, arXiv:1001.3522v1

PAMELA Positron excess

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁸

Origin?

Depends on whom you ask!

My assumption:

|Data>= a

|Background> + a

|DMA>

+ a

|SNR> + a

|SNR(x)> + a

|Pulsar>

Unitarity must be fulfilled. However, each component has enough uncertainty

to saturate observations

For details: WdB, AIP Conf.Proc.1200:165-175,2010.

arXiv:0910.2601 [astro-ph.CO]

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁹

AMS: large magn. spectrometer with redundant particle ID

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹⁰

Testflight 1998 AMS to be installed on ISS

Schedule:

Transport with

ST-134 Space

Shuttle Flight

in April 2011

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹¹

AMS-02 from CERN to

Cape Canaveral on 26.08.2010

Loading the 7.5 tons at Geneva airport

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹²

GALPROP Antiprotons Donata et al. [0810.5292] 

Antiprotons: saturated by background?

GALPROP (with and without) convection has deficit of antiprotons. Darksusy and others (which only look into

charged particles, no gamma rays) can saturate data.

Pamela

Gebauer and WdB,arXiv:0910.2027

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹³

Propagation of charged cosmic rays (CR)

Present models use isotropic

propagation, i.e. same diffusion constant in halo and disc.

This does not allow for

significant convection, since CR‘s do not return to disc->

too little secondary production from CR hitting gas in disc

HOWEVER, significant

convection observed by ROSAT CRs propagation can be

described by diffusion and convection, very much like a drop of ink inside streaming water (with water

velocity=convection velocity)

Radiaactive clocks like

Be

determine time from source to Sun (10

yrs) Need slow

diffusion in disc, but particles in halo drift to outer space with convection

With convection little flux of

charged particles from DMA,

since particles drift away.

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹⁴

Present models: isotropic propagation

Is this right?

Isotropic propagation leads to

“propagation enhancement”:

of charged particles: trapping of charged

particles in “leaky” Galaxy for a long time->

Flux of gamma rays from DMA 

Flux of antiprotons in such propagation models, Although we KNOW from LEP that fragmentation gives many more photons than antiprotons

Not nessarily!

CONVECTION = negligible with isotropic

propagation in contrast to observation

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹⁵

Diffuse gamma rays

Great advantage of pointing to the source and propagation is

„straightforward“ without dependence on magnetic field and diffusion,

which plagues charged particles.

Astrophysical point sources can be

pinpointed and subtracted.

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹⁶

R

Sun disc

Basic principle for indirect dark matter searches

R

Sun

bulge

disc

From rotation curve:

Forces: mv

/r=GmM/r

or M/r=const.for v=cons.

and  (M/r)/r

 1/r

for flat rotation curve

Expect highest DM density IN CENTRE OF GALAXY

IF FLUX AND SHAPE MEASURED IN ONE DIRECTION, THEN FLUX AND SHAPE FIXED IN ALL (=120) SKY DIRECTIONS!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

R

THIS IS AN INCREDIBLE CONSTRAINT, LIKE SAYING I VERIFY

THE EXCESS AND WIMP MASS WITH 180 INDEPENDENT MEAS.

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹⁷

Data driven analysis of gamma ray data (publicly available from NASA archive) Idea:

Fit known shapes of 3 main components:

Inverse Compton:(IC)  CR electron density x ISRF

Bremstrahlung:(BR)  CR electron density x gas density P

P

scattering:( 

)  CR proton density x gas density

Main unknowns: CR electron density CR proton density

(both measured locally, i.e. at a single point in Galaxy)

Alternative to data driven analysis:

compare data with Galactic Propagation Model

Best publicly available model: GALPROP (Moskalenko,Strong…)

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹⁸

Background mainly in disk

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ¹⁹

Usual astrophysicist’s search strategies

Particle physicist: get rid of model

dependence by DATA DRIVEN calibration

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²⁰

Boostfactor by DM clumping

An artist picture of what we should see if our eyes were sensitive to 3 GeV gamma rays: clumps of DM

in diffuse DM halo (from hierarchical growth of galaxy combined with tidal disruption of clumps

 _diff  _DM ^

 _clump  _clump

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²¹

How to calculate DMA flux?

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²²

Woher erwartet man Untergrund?

Quarks fromWIMPS

Quarks in protons

Background from nuclear interactions (mainly p+p-> π0 + X ->  + X inverse Compton scattering (e-+  -> e- +  )

Bremsstrahlung (e- + N -> e- +  + N)

Shape of background KNOWN if Cosmic Ray spectra of p and e- known

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²³

Instrumental parameters:

Energy range: 0.02-30 GeV Energy resolution: ~20%

Effective area: 1500 cm

Angular resol.: <0.5

Data taking: 1991-1994 Main results:

Catalogue of point sources Excess in diffuse gamma rays

EGRET (Energetic Gamma Ray Experiment Telescope.) Data publicly available from NASA archive

EGRET excess

Hunter et al. 1997

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²⁴

Untergrund + DM Annihilation beschreiben Daten

W. de Boer et al., 2005

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²⁵

FERMI measures GeV gamma rays + electrons

e

e



Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²⁶

FERMI diffuse spectra from Galactic centre

without DMA with DMA

60 GeVDMA neutralino

Isotropic Isotropic

0+IC+BR

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²⁷

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²⁸

What is DM haloprofile?

Given DM contribution in 120 directions, can one determine haloprofile?

Procedure:

i) assume haloprofile ii)normalize to rotation curve iii) calculate l.o.s. of gamma rays in 960 directions

iv) find optimum haloprofile parameters by minimum 

Result:

1) NFW haloprofile for diffuse DM (>90% of mass) and signal  

+

2) clumpy halo profile with Einasto profile (  5% of mass and signal   +

3) two doughnut-like ring structures with few % of mass

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ²⁹

FERMI provides DM contribution in all directions->

HALO PROFILE

Motivation for “outer ring”: Monocerus ring of stars (SDSS, 2002), discussed as tidal disruption of Canis Major dwarf AND gas flaring

NFW (diffuse)+

Einasto (clumps) (expected from N-body simulations)

inner

ring outer ring

Motivation for “inner ring”: dust ring

=

unexpecte d

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³⁰

W eb er , T he si s, 2 01 0. K IT

Rotation curve Milky Way

Oort limit on local density prevents larger DM contr.

VLBI point

NFW or others

Weber, dB, arXiv:0910.4272

(Hipparcos data)

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³¹ A. Honma et al, PASJ 2007, Astrometry of Galactic Star-Forming Region Sharpless 269 with VERA:Parallax Measurements and Constraint on Outer Rotation Curve at 13 kpc

VERA: VLBI Exploration of Radio Astrometry

VLBI = Very Large

Baseline Interferometry allows very precise parallax measurements.

Maser light from

Molecular Clouds allows

large distance interferometry Measured parallax of 1896as at distance of >5 kpc

over 1 yr-> rotation velocity

Japan

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³²

Dust ring at 4 kpc

Inner Ring coincides with ring of dust and H

->

gravitational potential well!

H

4 kpc coincides with ring of neutral hydrogen molecules!

H+H->H

in presence of dust->

grav. potential well at 4-5 kpc.

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³³

The Milky Way and its satellite galaxies

Canis Major

Tidal force  ΔF

 1/r

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³⁴

Tidal streams of dark matter from CM and Sgt

CM

Sgt Sun

From David Law, Caltech

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³⁵

Canis Major Dwarf orbits from N-body simulations to fit visible ring of stars at 13 and 18 kpc

Canis Major leaves at 13 kpc tidal stream of

gas(10

M

from 21 cm line), stars (10

M

,visible), dark matter (10

M

, EGRET)

Movie from Nicolas Martin, Rodrigo Ibata

http://astro.u-strasbg.fr/images_ri/canm-e.html

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³⁶

Core of Canis Major Dwarf

just below Galactic disc

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³⁷

Tidal disruption of Sagittarius

Movie from Kathryn Johnston (Wesleyan University )

http://astsun.astro.virginia.edu/~mfs4n/sgr/

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³⁸

N-body simulation from Canis-Major dwarf galaxy

prograde retrograde

O bs er ve d st ar s R=13 kpc

Canis Major (b=-15

)

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ³⁹

Gas flaring in the Milky Way

no ring

with outer ring

P M W Kalberla, L Dedes, J Kerp and U Haud, arXiv:0704.3925

Gas flaring needs also outer ring with mass of 2.10

M

!

Mass in ring few % of total

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴⁰

Summary

Fermi data show excess of diffuse Galactic gamma rays w.r.t GALPROP

(see also DM claim using Fermi data by Goodenough and Hooper, arX 0910.2998)

Excess compatible with DMA (using data driven spectral shape fits

instead of relying on GALPROP (but systematic errors in FERMI data?).

DMA interpretation compatible with rotation curve (RC) if doughnut- like DM structures used in disc, as required independently by

new data on rotation curve and gas flaring.

Conclusion saying no excess in antiprotons is model dependent.

GALPROP still allows up to 50% of antiprotons from DMA

HOWEVER, FERMI DATA PREL. WAIT FOR NEXT REPROCESSING

WITH BETTER BG REJECTION FOR ANY CONCLUSION

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴¹

Clustering of DM

An artist picture of what we should see if our eyes were sensitive to 3 GeV gamma rays and we are flying

with 220 km/s (=speed of sun) through the DM halo

Diemand et al., Nature 2005, astro-ph/0501589:

The earth passes through a dark matter mini-halo every 10,000 years, an encounter which lasts for about 50

years, therefore most of the time the earth is within an UNDERDENSE region of dark matter.

Consequently the averaged DM density on a large scale (from the rotation curve) has very little to do with the

LOCAL DM density!

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴²

Es gibt interessante Hinweise für Teilchencharakter der DM:

a)Überschuss an Gammastrahlung von EGRET gemessen (aber FERMI misst weniger und Konsistenz mit

Antiprotonenfluss steht nach aus, abhängig vom Propagationsmodell)

b) Jährliche Modulation der Signale in Libra/DAMA (aber inkonsistent mit anderen Experimenten)

c)Überschüsse in Positronen (PAMELA Satellit)

(aber Pulsare oder andere Quellen bieten gute Lösung)

Zusammenfassung

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴³

Zukunft

Sind Beobachtungen konsistent mit SUPERSYMMETRIE?

LHC Experimente werden ab 2011 klären ob dies stimmt.

Antwort: Wenn ja,dann hat WIMP Eigenschaften vermutlich

ähnlich einem Spin ½ Photons, d.h.

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴⁴

1. „The dark ages“: Vom Begriff her entsteht der Eindruck, dass mit der Rekombination das Universum quasi schlagartig dunkel wurde.

Tatsächlich muss es jedoch noch für eine ganze Weile sehr hell und heiß gewesen sein. Von t = 380.000 yr (Rekombination) mit T ≈ 3.000 K (weißglühend) bis zur Rotglut (T ≈ 750 K) bei t ≈ 4 Myr war das

Universum von sichtbarer Strahlung erfüllt. Allerdings dauerte es dann

≈ 200 Myr, bis die ersten Sterne leuchteten.

2. Neutrinomasse: Die durchschnittliche Neutrinomasse beträgt (aus

WMAP-Messungen) m

< 0.23 eV. Da Elektronneutrinos vermutlich die geringste Neutrinomasse besitzen, müsste deren Masse deutlich unter 0.23 eV liegen. Im Großexperiment KATRIN soll die Masse der

Elektronneutrinos bzw. deren Obergrenze bestimmt werden, wobei die Nachweisgrenze von KATRIN bei 0.2 eV liegen soll. Wenn die

Auswertung der WMAP-Daten korrekt ist, wäre damit KATRIN überflüssig, oder?

A: eine unabhängige Bestätigung, dass die Neutrinomassen tatsächlich so klein sind, ist immer gut.

Fragen

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴⁵ 3. Polarisation der CMB: Die Polarisation setzt m. E. voraus, dass Elektronen in der

LSS in lokalen Bereichen keine stochastische Bewegung ausgeführt haben bzw.

deren Spins nicht isotrop verteilt waren, da ansonsten die CMB-Polarisation

„random“ sein müsste. Was wären Ursachen für großräumige Bereiche von Anisotropien der Elektronen-Flüsse?

A: Die relative Bewegung der Photonen besitzt durch die CMB Anisotropie (vor allem Quadrupolasymmetrie) eine bevorzugte Richtung gegenüber Elektronen, wodurch eine Polarization entsteht.

4. Annihilation von Materie/Antimaterie: Protonen und Antiprotonen wurden bis auf wenige 10^-10 durch Annihilation in Photonen umgewandelt. Derselbe Prozess hat für Elektronen und Positronen stattgefunden. Erstaunlich ist, dass offenbar

exakt der identische winzige Anteil η an Elektronen „übriggeblieben“ ist, wie der der Protonen, denn sonst wäre das Universum nicht elektrisch neutral. Woher kommt die identische Asymmetrie für Protonen/Elektronen und deren

Antiteilchen? (Klar: Im Urknall war das Universum auch elektrisch neutral, aber warum ist die Asymmetrie identisch?)

A: Man geht davon aus, dass es eine B-L Symmetrie gibt, d.h. B-L=konstant. Hier ist B die Baryonzahl und L die Leptonzahl. Diese Symmetrie erzeugt oder vernichtet immer gleich viele Leptonen und Baryonen. B-L ist in allen bekannten

Wechselwirkungen erhalten (und von den einfachsten GUT's vorhergesagt).

Fragen

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴⁶

Fragen

5. Der Urknall: Vor der inflationären Phase war auf kleinstem Raum immense Energie (= Masse) konzentriert. Der Schwarzschild-Radius dieser Masse war jedoch wesentlich größer als die Ausdehnung der Massenkonzentration. (Beispiel: Bereits für m

≈ 10 μg ist der Schwarzschildradius rc = Planklänge lP). Also hätte es eigentlich bei einer derartig hohen Massenkonzentration, wie sie bei τP vorlag, gar nicht zu einem Big Bang kommen dürfen. (Aus einem Schwarzen Loch entweicht nichts!) Oder aber, die Energie/Masse, die sich im Urknall ausgebreitet hat, ist erst während des Urknalls entstanden (Umwandlung „falsches Vakuum“ in Energie?). Dann müsste lokal die

Massenkonzentration immer kleiner als die kritische „Schwarzschild-Masse“ gewesen sein, d.h. bereits zur Zeit der Quantenfluktuationen dürften recht kleine Raumbereiche in der Regel nicht in kausalem Kontakt mit Nachbarbereichen gestanden haben. Die

daraus resultierenden Irregularitäten wurden dann „eingefroren“ und sind heute in der CMB nachweisbar.

Oder aber, ganz einfach: Die gesamte Masse des Universums war bei t = τP in einem Raumbereich lP konzentriert, der Schwarzschildradius dieser Masse entsprach aber bereits seiner heutigen Dimension, d.h., der Big Bang lief in einem Schwarzen Loch ab.

Aber dann: Woher kommt diese Masse?

A: gute Frage. Universum so groß wegen Inflation, die nach einer Symmetriebrechung entstand, z.B. die Brechung einer GUT Symmetrie in die bekannten Kraefte. Bei der Symmetriebrechung entstehen Higgsfelder, die die Austauschteilchen Masse geben und so die Kraft ausschalten, aber gleichzeitig durch die Vakuumenergie Inflation

hervorrufen und die freiwerdende Energie in Masse umwandeln.

D.h. vor der Inflation war noch keine Masse vorhanden und Gesamtenergie null.

Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass Urknall in einem SL stattfand (siehe nächste Folie).

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴⁷

Größe und Dichte eines schwarzen Loches.

Radius eines SL:

R = 2GM/c

, d.h.

wächst mit Masse!

Masse unseres

Universums, die kritische Dichte von 10

g/cm

(10

M

) entspricht, liegt auf diese Linie, d.h. es ist nicht

ausgeschlossen, dass wir in einem SL leben.

J. Luminet

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴⁸

Fragen

6. Kosmische Zeitskala: Eine Zeitskala ist abhängig von der Stärke des Gravitationsfeldes in dem Bereich, in dem die Zeit gemessen wird. Aufgrund der

extremen Massenkonzentration im frühen Universum müsste für große z eine andere (verzögerte) Zeitskala gelten als heute. Oder könnte eine solche Zeitdilatation lediglich ein „äußerer“ Beobachter feststellen? (den es natürlich grundsätzlich nicht geben

kann.)

A: die unterschiedlichen Zeitskalen können nur gemessen werden von zwei

Beobachtern, die „Frequenzen von Gammastrahlen“ miteinander vergleichen. Daher praktisch schwierig.

7). Energie der Neutrinos aus der Entkopplung: Die Energie der Photonen aus der LSS skaliert mit 1/S (λS)  Da Neutrinos Ruhmasse besitzen, müsste deren gesamte Energie bei der Entkopplung nahezu vollständig Ekin sein ( 2.5 – 3.5 MeV). Die Neutrinos müssten dann kinetische Energie verlieren, also mit der Zeit langsamer werden. Wird diese Energie dem Raum

übertragen (Energieerhaltung!), also z.B. durch Zunahme der

Vakuumenergie? Oder müssen wir Neutrinos hier quantenmechanisch betrachten und wie bei Photonen der Neutrinoenergie eine „Frequenz“

zuordnen, die S abnimmt?

A: relativistische Materie geht mit 1/S⁴, nicht relativistische mit 1/S³. Daher werden die Neutrinos, wenn sie relativ. sind, erst mit 1/S⁴ skalieren /wie Photonen) und bei Temp. T<m_ν als 1/S³ (wie Teilchen).

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁴⁹

Deep questions (siehe „Creation“ von Berry Parker) Hat das Universum als Vakuumfluktation angefangen?

Diese Idee wurde von Ed Tryon publiziert.

Im Prinzip ok, da Gesamtenergie des Universums null und Vakuumenergie könnte zur Inflation führen

Schwierig zu beweisen, vor allem weil Quantumgravitation noch nicht existiert.

Wie entstand Leben?

1860: Franz. Akademie vergibt Preis für Beweis, dass

Leben aus Nicht-Leben entstehen kann. Pasteur zeigte im Labor, dass dies

unmöglich ist. Wurde akzeptiert bis in 1924 Haldane spekulierte, dass a) es viel Kohlenstoff gab und daher viel CO2 im frühen Universum und b) dass Lichtblitze in einer “reduzierenden” Atmosphäre (aus CH4 und NH3 ohne O2)biochemische

Moleküle erzeugen können! Sauerstoff tatsächlich

später entstanden durch Algen im Ozean, wo sie für UV Licht geschützt waren. O2 stieg auf und ergab Ozon, woduch später auch Leben außerhalb der Ozeane entstehen konnte. Nachweis in 1953+x bei Miller, dass in so

einer Atmosphäre tatsächlich Aminosäure entstehen können. In 1961 zeigte Oro, dass auch DNA entstehen können und damit dass die Bausteine

des Lebens aus Nicht-Leben entstehen können.

Wim de Boer, Karlsruhe Kosmologie VL, 04.02.2010 ⁵⁰

Typische Prüfungsfragen

Was sind die exp. Grundpfeiler der Urknalltheorie?

Wie ist Zeitentwicklung, Temperaturentw. ? Wie lauten Friedmansche Gleichungen?

Woraus besteht die Energie des Universums?

Wie weiss man das?

Wie unterscheidet sich Dunkle Energie von Dunkler Materie?

Wie kann man DM nachweisen?

Warum akustische Peaks in der CMB?

Wie entstehen sie? Was lernt man aus diesen Peaks?