Himmelskörper+Quarks+verstehen

Unsere Welt zu verstehen:  Himmelskörper Quarks



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Wie man sich ein Quark-Gluonen-Plasma vorzustellen hat

 
Nukleonen — Protonen und Neutronen — in ihre Bestandteile, die jeweils 3 Quarks, zu zerlegen, ist ihrer so extrem starken Wechselwirkung wegen (sie wirkt wie ein Gummiband, das nicht zerreißen kann) unmöglich. Wie aber muß man sich dann ein Plasma vorstellen, dessen Teilchen nur Quarks und Gluonen sind?
 


Hans Jörg Fahr in » Mit oder ohne Urknall «, S. 252-253 :
 
Die Kraft, welche — als sog. starke Wechselwirkung — in Protonen und Neutronen die Quarks zusammenhält, hat die erstaunliche Eigenschaft, dass sie mit zunehmendem Abstand der Quarks stärker (statt schwächer) wird. Eben deswegen lässt sich kein einzelnes Quark aus einen Proton oder Neutron herausbrechen.
 
Je näher Quarks nun aber zusammenrücken, desto schwächer wird jene Kraft. Man nennt das asymptotische Freiheit.
 
Dieses Verschwinden der Kraft macht sich bemerkbar, sobald Protonen und Neutronen auf extrem engen Raum zusammengedrückt werden — wie etwa in Neutronensternen und Schwarzen Löchern.
 
Dabei können die Mitglieder dieser Dreierverbände von Quarks einander so nahe kommen, dass die Kraft praktisch gar nicht mehr vorhanden ist, sie also gar keine Bindung an ihre Verbundpartner mehr spüren. Sie erkennen in einem solchen Zustand ihren eigenen Verbund vom Typ Proton oder Neutron nicht mehr, sondern verhalten sich mehr oder weniger wie absolut freie Teilchen.
 
Als solch freies Quark-Gluonen-Plasma hat die kosmische Materie direkt nach dem Urknall tatsächlich vorgelegen.
 


 
 
 
Gibt es Himmelskörper, die nur aus Quarks bestehen?

Sie wären dunkel und die ältesten überhaupt:



Hans Jörg Fahr in » Mit oder ohne Urknall «, S. 255-257 :
 
Etwa 10-6 sec nach dem Urknall (= 1 Mikrosekunde) war das Quark-Gluonen-Plasma so weit abgekühlt, dass es zu kondensieren begann. Es war dies der Zeitpunkt, zu dem sich Protonen und Neutronen gebildet haben — vielleicht aber auch größere ladungsfreie farbneutrale Verbände von Quarks.
    Zum Vergleich: Wenn man Wasserdampf schnell und stark abkühlt, bilden sich winzige Schneeflocken.

Wie Crawford und Greiner ( 1994: The Search for Strange Matter ) errechnet haben, sind bei diesem Zerfall des Plasmas in schneeflockenartige Gebilde als Ergebnis am wahrscheinlichsten Teilchenverbände, die zu etwa gleichem Anteil aus up-, down- und strange-Quarks bestehen und sich nach einem inneren Schalenmodell unter Wahrung von Paulis Ausschließungsprinzip aufbauen lassen.
 
Man schätzt, dass sich auf diese Weise Multi-Quark-Kokons ergeben haben könnten, deren Durchmesser zwischen 10-7 cm bis hin zu 10 Zentimertern gereicht haben könnte. Edward Witten sagt voraus, dass sie i.W. zwischen 109 bis 1018 Gramm schwer sein sollten mit einem durchschnittlichen Durchmesser von dem einer Billardkugel. [ Bei einer zufälligen Kollision eins solchen Körpers mit der Erde würde er sie einfach durchschlagen und dabei lediglich eine Schockwelle im Erdkörper auslösen, mit der eventuell fürchterliche Verheerungen und Erdbeben einhergingen. ]
 
Die ganz normalen, uns heute bekannten Protonen und Neutronen würden sich dann sozusagen erst aus dem noch nicht kondensierten Rest der Quarks ergeben haben — nachdem die meisten strange-Quarks bereits in die leichteren Ups und Downs zerfallen waren und sich deswegen danach nur noch die üblichen farb­neutralen Dreier-Verbände bilden konnten.
 
Solche nur aus Quarks bestehen Mammutobjekte — weit kleiner, aber gut vergleichbar mit Neutronensternen — müssten sich heute noch auffinden lassen und könnten sogar den überwiegenden Teil aller Dunklen Materie darstellen. Sie wären sozusagen dunkle Sterne mit maximal wenigen Zentimetern Durchmesser: Winzige Staubkörner verglichen mit leuchtenden Sternen.
 
Unmengen von ihnen könnten sich gravitativ verklumpen, ohne dass dabei elektromagnetische Strahlung entstünde.
 
So wäre z.B. zu erklären, dass der Hydra-Zentaurus Galaxien-Haufen (ein Nachbar des Virgo-Clusters, in dem wir zuhause sind) mit seinen nie gesehenen 1015 Sonnenmassen nur wenig leuchtende Materie enthält.
 



 


aus  Notizen  zu:

Wie könnte dunkle Materie beschaffen sein?


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