Kosmologie und Teilchenphysik

Dies ist das „ungerade Kapitel“, weil es sich nicht mit einem bestimmten Boten oder seinen Ergebnissen befasst. Stattdessen sehen Sie, welche Messungen die Kosmologie in den letzten 50 Jahren zu einer quantitativen Disziplin gemacht haben. Der Ausgangspunkt war die Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung bei kurzen Radiowellenlängen im Jahr 1964, die der Urknall-Kosmologie starke Unterstützung gab. Es folgten Beobachtungsarbeiten, hauptsächlich von optischen Astronomen, über die Produktion der Elemente Helium, Deuterium und Lithium aus Wasserstoff im Urknall. Diese ermöglichten die Vorhersage des Verhältnisses von Baryonen zu Photonen im Universum und lieferten Informationen über die Anzahl der Neutrino-Typen und die mittlere Lebensdauer freier Neutronen. Diese Arbeiten zeigten, dass die mittlere Dichte der Baryonen (Protonen plus Elektronen) im Universum nur etwa 4 % der Menge beträgt, die benötigt wird, um es durch seine eigene Gravitation „geschlossen“ zu machen. Dies führt zum Problem der Dunklen Materie, die benötigt wird, um die Rotationskurven von Galaxien zu erklären, und die für zwei Jahrzehnte als die verbleibenden 96 % der Materie angenommen wurden. Dann entdeckten optische Beobachter, dass das Universum beschleunigt, und die Dunkle Energie, die benötigt wird, um diese Beschleunigung zu erzeugen, wird auf über 70 % der „Schließungsdichte“ geschätzt, wobei 26 % als Dunkle Materie und 4 % als „gewöhnliche“ baryonische Materie verbleiben. Dies wurde alles durch immer genauere Messungen der Variation der kosmischen Hintergrundstrahlung über den Himmel zusammengebracht, die zeigen, dass das Universum tatsächlich „gerade geschlossen“ ist. Die einzigen Probleme sind, dass wir nicht wissen was Dunkle Materie oder Dunkle Energie wirklich ist. Experimente zur Detektion von Dunklen Materie-Teilchen bilden den letzten Teil des Kapitels.