Jungmann,Kamionkowski, Griest, PR 1995

We don’t know it, because we don’t see it!

VL 13: Dunkle Materie, was ist das?

WdB, C. Sander, V. Zhukov, A. Gladyshev, D. Kazakov,

EGRET excess of diffuse Galactic Gamma Rays as

Gravitationslinsen Rotationskurven

Indirekter Nachweis der DM

( Annihilation der DM in Materie-Antimaterie)

Direkter Nachweis der DM

( Elastische Streuung an Kernen)

Nachweismethoden der DM

Gravitationslinsen

ART: Die Ausbreitung von Licht ändert sich

beim Durchgang durch

ein Gravitationsfeld

Gravitationslinsen

Gravitationslinsen

Colliding Clusters Shed Light on Dark Matter

Observations with bullet cluster:

•Chandra X-ray telescope shows distribution of hot gas

•Hubble Space Telescope and others show distribution of dark matter from weak gravitational lensing

•Distributions are clearly different after collision->

dark matter is weakly interacting!

Rot: sichtbares Gas

Blau: dunkle Materie aus Gravitations- potential

dunkel

http://www.sciam.com/

August 22, 2006

Simulation der “Colliding Clusters”

Center of the Coma Cluster by

Hubble space telescope ©Dubinski

Discovery of DM in 1933 Zwicky, Fritz (1898-1974

Zwicky notes in 1933 that

outlying galaxies in Coma cluster moving much faster than mass calculated for the visible

galaxies would indicate

DM attracts galaxies with more force->

higher speed.

But still bound!

Do we have Dark Matter in our Galaxy?

Rotationcurve Solarsystem

rotation curve Milky Way

∝ 1/ √ r

Estimate of DM density

DM density falls off like 1/r

for v=const.

Averaged DM density “1 WIMP/coffee cup”

(for 100 GeV WIMP)

• 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

If it is not dark It does not matter

What is known about Dark Matter?

Messung der Masse durch Newtons Gravitationsgesetz

v=ωr

v ∝ 1/ √ r

mv

/r=GmM/r

Milchstraße

Cygnus Perseus

OrionSagittarius

Scutum Crux

Norma

Sun (8 kpc from center

• Für Ensemble wechselwirkender Systeme im mechanischen Gleichgewicht gilt

• Für N Galaxien also N(N-1)/2 Teilchenpaaren

Für N groß: und

0 2 E

+ E

=

2 0 ) 1

(

2

− − =

r N m

G N v

m N

( ^{N − 1} ) ^{≈ N}

v M r

m N

2 2

≈

⇒ =

2 2

m m =

Erwarte also für ´Gas` gravitativ wechselwirkender Teilchen M ∝ r !

Aber dann v ² ∝ M/r = konst -> flat rot. curve

Virialsatz

Kandidaten der DM

Problem: max. 4% der Gesamtenergie

des Univ. in Baryonen nach CMB und BBN.

Sichtbar nur 0.5%, d.h. 3.5% in obigen Kandidaten möglich. Rest der DM muss aus nicht-baryonischen Materie bestehen.

Probleme:

•Ω_ν < 0.7% aus WMAP Daten

kombiniert mit Dichtekorrelationen der Galaxien.

•Für kosmische Strings keine Vorhersagekraft.

•Abweichungen von Newtons

Gravitationsgesetz nicht plausibel.

•WIMPS ergeben nach Virialtheorem flache Rotationskurven.

In Supersymmetrie sind die WIMPS Supersymmetrische Partner der CMB d.h. Spin ½ Photonen (Photinos genannt).

†

†

?

?

Teilchenmassen 100 - 2000 GeV !

Supersymmetrie

Symmetrie zwischen Fermionen ↔ Bosonen

(Materie) (Kraftteilchen)

Thermische Geschichte der WIMPS

Thermal equilibrium abundance Actual abundance

T=M/22

Comoving number density

x=m/T

Jungmann,Kamionkowski, Griest, PR 1995

WMAP -> Ω h

=0.113 ± 0.009 ->

< σ 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 Annihilationrate ≅ Expansions- rate, i.e. Γ =< σ v>n χ (x

) ≅ H(x

) !)

Annihilation in leichtere Teilchen, wie

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

Einzige Annahme: WIMP = thermisches

Relikt, d.h. im thermischen Bad des

frühen Universums erzeugt.

DM Annihilation in Supersymmetrie

Dominant

χ + χ ⇒ A ⇒ b bbar quark pair B-Fragmentation bekannt!

Daher Spektren der Positronen, Gammas und Antiprotonen bekannt!

χ χ

χ χ

χ χ χ

χ

χ χ f

f

f

f

f

f

Z

Z W

χ

W χ

~ f

A Z

Galaxie = Super B-Fabrik mit Rate 10

x B-Fabrik

gammas ≈37

Annihilationswirkungsquerschnitt in SUSY

Egret: WIMP 50-100 GeV WMAP: <σv>=2.10

cm

/s

χ χ

χ χ

χ χ χ

χ

χ χ f

f

f

f

f

f

Z

Z W

χ

W χ

~ f

A Z

Spin ½ Teilchen leicht(0.1 TeV) ⇒

Spin 0 Teilchen schwer (TeV)

• Was wissen wir über Dunkle Materie?

massive Teilchen

23% der Energie des Universums

schwache Wechselwirkung mit Materie Annihilation mit <σv>=2.10

cm

/s

• Annihilation in Quarkpaare ->

Überschuss in galaktischen Gammastrahlen Tatsächlich beobachtet (EGRET Satellit)

• WIMP Masse 50-100 GeV aus Spektrum

• Verteilung der Dunklen Materie

• Data konsistent mit Supersymmetrie

Dunkle Materie, was ist das?

From CMB + SN1a

Probleme die durch DM Annihilation gelöst werden

Big Bang

Spektren der Gamma- strahlung für Untergrund und DMA

Teilchenphysik Kosmologie

Astroteilchenphysik

23%DM, Hubble Annihilation

Strukturformation Kosmische Strahlung (Gammastrahlen)

Astronomie

Rotationskurve

Ringförmiger Struktur von Sternen bei 14 kpc Ringförmiger Struktur von Wasserstoff bei 4 kpc

Woher erwartet man Untergrund?

Quarks fromWIMPS

Quarks in protons

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

Bremsstrahlung (e- + N -> e- + γ + N)

Untergrund + DM Annihilation beschreiben Daten

Blue: background uncertainty

Background + DMA signal describe EGRET data!

Blue: WIMP mass uncertainty 50 GeV

70

Brems . WIMPS IC

π

π

0 WI

MPS Brems

. IC

W. de Boer et al., 2005

Analyse der EGRET Daten in 6 Himmelsrichtungen

A: inner Galaxy (l=±30⁰, |b|<5⁰)

B: Galactic plane avoiding A D: low latitude (10-20⁰⁾

E: intermediate lat. (20-60⁰)

A: inner Galaxy B: outer disc C: outer Galaxy

D: low latitude E: intermediate lat. F: galactic poles

Total χ² for all regions :28/36 ⇒ Prob.= 0.8 Excess above background > 10σ.

Fits für 180 statt 6 Regionen

180 regions:

8

in longitude ⇒ 45 bins

4 bins in latitude ⇒ 0

<|b|<5

5

<|b|<10

10

<|b|<20

20

<|b|<90

⇒ 4x45=180 bins

bulge

disk

sun

x y z

2002,Newberg et al. Ibata et al, Crane et al. Yanny et al.

1/r

profile and rings determined from inde- xy

xz

Expected Profile

v

∝ M/r=cons.

ρ∝ (M/r)/r and

ρ∝ 1/r

for const.

rotation curve

Divergent for NFW r=0? ∝ 1/r

Isotherm const.

Verteilung der DM

Observed Profile

xy

xz

Outer Ring Inner Ring

bulge disk

Rotation Curve

Honma & Sofue (97)

Schneider &Terzian (83) Brand & Blitz(93)

Rotationskurve der Milchstrasse

Wie sehen Rotationskurven anderer Galaxien aus?

Sofue & Honma

Woher kommen die Ringe der DM?

Einfall einer Zwerggalaxie in Gravitationspotential einer Galaxie:

elliptischer Bahn präzessiert!

Gezeitenkräfte ∝ Gradient der Gravitationskraft ∝ 1/r

! Daher wird Zwerggalaxie seine Materie zum größten Teil am Perizentrum verlieren -> ringförmige Strukturen von Gas, Sternen und Dunkler Materie.

Apocenter

Pericenter

Dies wurde tatsächlich beobachtet bei 14 kpc:

1)Wasserstoffring längst bekannt 2) Ring alter, kaum sichtbarer Sterne entdeckt mit Sloan Digital Sky Survey in 2003 (10

M y !)

3) Verstärkte Gamma Strahlung bei 14 kpc schon in 1997,

Dass dies Spektrum der DMA

entspricht, erst jetzt!

The local group of galaxies

The Milky Way and its 13 satellite galaxies

Canis Major

Tidal force ∝ ∆F

∝ 1/r

Tidal streams of dark matter from CM and Sgt

CM

Sgt Sun

From David Law, Caltech

Artistic view of Canis Major Dwarf

just below Galactic disc

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 Movie from Nicolas Martin, Rodrigo Ibata

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

Tidal disruption of Sagittarius

Movie from Kathryn Johnston (Wesleyan University )

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

N-body simulation from Canis-Major dwarf galaxy

prograde retrograde

Observed stars

R=13 kpc,φ=-20

,ε=0.8

Canis Major (b=-15

)

Gas flaring in the Milky Way

no ring

with ring

P M W Kalberla, L Dedes, J Kerp and U Haud, http://arxiv.org/abs/0704.3925

Gas flaring needs EGRET ring with mass of 2.10

M

!

Enhancement of inner (outer) ring over 1/r

profile 6 (8).

Mass in rings 0.3 (3)% of total DM

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.

χ ⁰

χ ⁰

WIMPs elastically scatter off nuclei => nuclear recoils Measure recoil energy spectrum in target

Direct Detection of WIMPs

Spin independent ∝ Number of nuclei

(coherent scattering on all nuclei!)

Spin dependent

Spin dependent and indep.

Direct Dark Matter Detection

CRESST ROSEBUD CUORICINO

DAMAZEPLIN I UKDM NaI LIBRA

CRESST II ROSEBUD CDMSEDELWEISS

XENON

ZEPLIN II,III,IV HDMSGENIUS

IGEXMAJORANA DRIFT (TPC)

E

Phonons

Ionization Scintillation

Large spread of technologies:

varies the systematic errors, important if positive signal!

All techniques have equally aggressive projections for future performance

L. Baudis, CAPP2003

Wärmesignal Wärmesignal

Ladungssignal Ladungssignal Thermometer

Thermometer

Elektroden

Elektroden zur zur

Ladungssammlung Ladungssammlung

Ge Ge Kristall Kristall

bei bei T= 0,017 K T= 0,017 K

WIMP WIMP

Ge-Kern

Wärmesignal Wärmesignal

Ladungssignal Ladungssignal Thermometer

Thermometer

Elektroden

Elektroden zur zur

Ladungssammlung Ladungssammlung

Ge Ge Kristall Kristall

bei bei T= 0,017 K T= 0,017 K

WIMP WIMP

Ge-Kern

Der Edelweiss Detektor

Messprinzip eines Halbleiter-Bolometers. Kommt es zu einem

elastischen Stoß eines WIMP-Teilchens mit einem Atomkern des Germanium-Kristalls führt der Kern-Rückstoß zu einer

Temperaturerhöhung des Kristalls, die über ein Thermometer

registriert wird. Gleichzeitig ionisiert der Ge-Kern das Material

in seiner Umgebung, was zu einem Ladungssignal führt, das an

den Oberflächenelektroden ausgelesen wird.

Array von

Phasenübergangs- Thermometern

Schnelle (großflächige) Auslese

von Phononen DM-Suche mit Tieftemperatur-Kalorimetern / CDMS

Si oder

Ge Einkristall

Rückstoß-Energie(keV) Elektron-Rückstöße

Kern-Rückstöße

Ionisations-Energieschwelle

0 0.5

1 1.5

0 50 100 150 200

Kalibration mit

Cf

Verhältnis Q von Ionisations- zu Rückstoß-Energie

Kalibration eines Ge-Bolometers durch Bestrahlung mit einer

252Cf-Neutronenquelle: Deutlich erkennbar sind zwei

Ereignispopulationen, die durch das Verhältnis von Ionisations- zu Rückstoß-Energie separiert

werden können. Die auf das Ionisationssignal angelegte Energieschwelle (grüne Kurve) entspricht einer Rückstoßenergie von 3.5keV. Die Bänder

beschreiben die Bereiche, in denen 90% der Elektron- bzw.

Kern-Rückstöße liegen.

Kalibration

Edelweiss Experiment

Array von

Phasenübergangs- Thermometern

Schnelle (großflächige) Auslese

von Phononen

DM-Suche mit Tieftemperatur-Kalorimetern/CDMS

Si oder

Ge Einkristall

Annihilation cross sections in m

-m

plane (μ > 0, A

=0)

bb t t

ττ ^WW

10

EGRET WMAP

Annihilation cross sections can be calculated,if masses are known (couplings as in SM).

Assume not only gauge coupling Unification at GUT scale, but also mass unification, i.e. all

Spin 0 (spin 1/2) particles have masses m0 (m1/2).

For WMAP x-section of

< σ v> ≅ 2.10

cm

/s one needs For small LSP mass (m1/2 ≈ 175 GeV) large values of (m0 ≈ 1-2 Tev) (and large tan β ≈ 50)

mSUGRA: common masses m0 and m1/2 for spin 0 and spin ½ particle

Cross sections for Direct DM detection

EGRET?

Cross sections for Direct DM detection

SUSY Mass Spectrum predicted for LHC

EGRET?

Cross sections for Direct DM detection

Direct DM searches did not find signals, implying that the elastic scattering cross sections of

neutralinos on nuclei must be below 2. 10

pb =2.10

cm

These are still just above the

neutralino cross sections predicted by SUSY in the EGRET scenario.

So hopefully DM searches will see something soon and LHC

hopefully discovers light gauginos

and heavy squarks and sleptons

(around TeV scale).

Annual Modulation as unique signature

June June

Dec Dec

95 97 99 101 103 105

-0.5 -0.1 0.3 0.7 1.1 1.5

±2%

0 25 50 75 100 125

-0.5 -0.1 0.3 0.7 1.1 1.5

Background WIMP Signal

June June

Dec Dec

Annual modulation: σ ∝ v, so signal in June larger than

in December due to motion of earth around sun (5-9% effect)

June

v

galactic center

Sun 230 km/s Dec.

L. Baudis, CAPP2003

• DAMA NaI-1 to 4: 58k kg.day

• DAMA NaI-5 to 7: 50k kg.day

• Full substitution of electronics and DAQ in 2000

The data favor the presence of a modulated signal with the proper features at the 6.3 σ C.L.

(

)

cos with t =152.5, T=1.00 y A⋅ ⎡⎣ω t−t ⎤⎦

DAMA/NaI 1 to 7: Riv.N.Cim 26 n.1. (2003) 1-73

Schael, EPS2003

EGRET Überschuss kann:

1) Haloprofil bestimmen

2) damit äussere Rotationskurve erklären.

(hier gibt es kaum baryonische Materie) 3) WIMP Masse bestimmen (50-100 GeV) 4) Statistische Signifikanz > 10 σ!

Zusammenfassung

Rekonstruktion der Rotationskurve aus GAMMA Daten->

EGRET Überschuss = Tracer der Dunklen Materie!

Resultat praktisch modellunabhängig, denn nur bekannte spektrale Formen des Signals und Untergrundes benutzt, keine modellabhängige Flussberechnungen!

Modelle OHNE DM können nicht Spektren in ALLEN

Richtungen gut bestimmen und liefern keine Erklärung für

Rotationskurve und Stabilität der Ringe bei 4 und 14 kpc.

Zukunft

Ist die gefundene WIMP Masse konsistent mit SUPERSYMMETRIE?

LHC Experimente werden ab 2008 klären ob dies stimmt.

Antwort: Ja, wenn die Squarks and Sleptonen im Bereich 1-2 TeV liegen. Der WIMP hat dann

Eigenschaften ähnlich eines Spin ½ Photons, d.h.

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

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

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).

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

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).

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

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?