Die Materiebildung im frühen Universum - etwas anders als üblich dargestellt

1 Einführung                        

Der Aufbau von Ordnungsstrukturen im Universum ist unübersehbar. Er vollzieht sich allerdings nicht linear, sozusagen einseitig von einem Punkt zum nächsten. Er entsteht – grob gesagt – durch Überlagerung einer in sich geschlossenen Bewe­gung und einer linearen, wenn auch nicht eben geradlinigen Höherbewegung. Die Wieder­holung bestehen­der Elemente verknüpft sich mit neuen, bisher unbekann­ten Elementen.

Der Antrieb für die Bewegung liegt innerhalb des Systems. Dazu wird Energie benötigt. Es müssen folglich im System Energiequellen verfügbar sein, die über lange Zeit einen vorwiegend gleichmäßigen Energiestrom durch das System er­mög­lichen. Dann können lokal Ordnungsstrukturen entstehen, aus denen sich weitere, noch komplexere Ordnungsstrukturen entwickeln – zu Lasten der ständi­gen Vergrößerung von Unordnung in einem übergeordneten System. Die Entro­pie­­zunahme im übergeordneten System generiert einen Zeitpfeil, der nur in eine Richtung weist.

Als Grundbaustein der Selbstorganisation der Materie kann eine Triade gelten, wie sie von Fichte und Hegel eingeführt worden ist. Aus einem Anfangszustand entwickelt sich durch eine Ungleichmäßigkeit der Bewegung ein anderer Zustand, was dazu führen kann, dass sich beide Zustände im Wettbewerb befinden und einen neuen Zustand ins Leben rufen. Er enthält Bestandteile beider Ausgangs­zustände sowie auch neue Elemente.

Zwei aufeinander folgende Triaden bilden eine Doppel-Triade, wodurch die Rückläufigkeit der Bewegung ins Spiel gebracht wird. Diese Rückläufigkeit ver­bindet sich mit der untrennbar verbundenen Höherentwicklung.

Eine solche Doppeltriade ist in Bild 1 dargestellt. Als Hüllkurve ist eine Ellipse eingezeichnet, die sich gewissermaßen in Spiralform nach oben dreht. Diese Evolutionsellipse zeichnet sich durch zwei unterschiedliche Arten von Wendungen aus: zwei eindeutige Kehrtwendungen (was die Rückläufigkeit signalisiert) und eine (genau genommen, zwei, wenn man Anfangs- und Endpunkt einbezieht) bloße Richtungsänderung in der Vorwärtsbewegung.

Der Anfangspunkt bzw. Endpunkt der Evolutionsellipse weist einen Einsprung – von der vorhergehenden unterstufigen Evolutionsellipse – und einen Aussprung –  in die nächsthöhere Evolutionsellipse –  auf.

Doppeltriade mit umhüllender Evolutionsellipse

Bild 1: Grundform einer Evolutionsellipse, die eine Doppeltriade umschließt (A/E kennzeichnet Beginn und Ende der Doppeltriade bzw. den Einsprung/Aussprung der aktuellen Doppeltriade)

Aus dem Seienden entwickelt sich das Andere, das zum bisherigen Seienden in Wettbewerb tritt. Aus dem Seienden und dem Anderen entwickelt sich das partiell Neue. Dieses partiell Neue der ersten Triade ist das neue Seiende der zweiten, gekoppelten Triade. Im Wettbewerb dieses neuen Seienden mit dem daraus hervorgehenden wieder Anderen entsteht schließlich das vollkommen Neue.

Die materielle Evolution setzt sich aus mehreren (oder vielen) überlagerten Evolutionsellipsen zusammen – gewissermaßen als ein Evolutionsturm, wobei dieser sich nach oben beständig verjüngt, da sich lokaler Ordnungsaufbau nur zu Lasten allgemeiner Unordnung realisieren lässt.

 

2 Die Evolutionsellipse der unbelebten Materie

Auf der Grundlage des Bildes 1 wird nun die Evolutionsellipse der unbelebten Materie entworfen, s. dazu Bild 2. Es zeigt eine Übersicht über die Zustände, die der Materiebildung im frühen Universum zugrunde liegen. Die Zustände werden durch die Wechsel­wirkung zweier Arten von Materie charakterisiert: der nicht-baryonischen Materie, die nur der Gravitation unterliegt, und der 

Matereiebildung im frühen Universum

Bild 2: Die Bildung unbelebter Materie im frühen Universum im Zusammenwirken von nicht-baryonischer und baryonischer Materie

baryonischen Materie (der „gewöhnlichen“, „leuchtenden“ Materie, aus Atomen und Mole­külen), die zu­sätz­lich der starken Wechselwirkung und der elektromag­ne­tischen Wechsel­wirkung unterliegt.

Die vorangegangene Evolutionsellipse, aus der andeutungsweise in Bild 2 der Ein­stieg in die aktuelle Ellipse erfolgt, müsste sich sinngemäß mit der sehr frühen Phase der Evo­lution des Uni­versums befassen, mit der Entkopplung der verschie­denen Stufen der Energie und der Inflation des Universums. Sie wird hier nicht behandelt.

Die nachfolgende Evolutionsellipse, für die in Bild 2 der Ausstieg angedeutet ist, sollte sich dann mit der weiteren Evolution des Universums befassen, mit der Bildung von Galaxien und Galaxienhaufen und mit der Erhöhung der Metallizität im Uni­ver­sum. Sie wird hier ebenfalls nicht behandelt.

Da die nicht-baryonische Materie nur der sehr schwachen Gravitationskraft  un­ter­liegt und in einer sehr frühen Phase der Evolution gebildet worden ist, handelt es sich bei ihren Trägern um archaische Elementarteilchen, vermutlich nur sehr wenig strukturiert. Sie ist zuständig für die großskaligen Strukturen im Universum. Die Teilchen sollen mit WIMP bezeichnet werden (schwach wechselwirkende, massereiche Teilchen). Das WIMP könnte möglicherweise das leichteste super­symmetrische Teilchen „Neutralino“ sein; es sollte sich um ein stabiles Teilchen handeln. Die relativ niedrige Geschwindigkeit bewirkt, dass selbst geringe Dich­teunterschiede der Materie nicht durch eine Bewegung der Teilchen ausgeglichen werden können. Die baryonische Materie ist jünger, stark gegliedert; sie ist für die klein­skaligen Strukturen zuständig.

Ausgangspunkt der Evolutionsellipse der unbelebten Materie im frühen Univer­sum ist der Zustand A. Neben den WIMPs gibt es das Quark-Gluon-Plasma. Er dauerte etwa von 10-12 s bis 10-6 s. Zu letzterer Zeit reichte die Energie bei einer Temperatur von etwa 1013 K nicht mehr aus, dass die Quarks als freie Teilchen existieren konnten.

Der Zustand A sei formal mit (0;0)t bezeichnet. Die erste Ziffer gilt für eine Ände­rungs­wirkung der nicht-baryonischen Materie. 0 heißt keine Änderung. Der Index t bezeichnet, im Sinne des letzten Zustands der vorangegangenen Evolution­s­ellipse, total bzw. „vollkommen neu“. Die zweite Ziffer gilt für eine Änderungs­wirkung der baryonischen Materie. Auch hier bedeutet 0 keine Änderung.

Der folgende Zustand, bezeichnet mit A/B, ist ein Übergangszustand; die Kurz­bezeichnung lautet Nukleonen, Leptonen. Die formale Kennzeichnung ist (0; ½). Das Symbol ½ steht für „Übergang“ zwischen 0 und 1. Bezüglich der WIMPs ändert sich nichts. Bezüglich der baryonischen Materie treten die Kernteilchen Proton (als Träger der positiven Elementarladung) und Neutron mitsamt ihren Antiteilchen auf und wandeln sich fort­während durch Annihilation und Paar­bildung in Strah­lung und Materie um. Daneben existieren die Leptonen (Elektron, als Träger der negativen Elementarladung, und Positron, Elektron-Neu­tri­no und -Antineutrino). Auch sie wandeln sich fortwährend um.

Bei einer Temperatur unterhalb von 1013 K reicht die Energie nicht mehr aus, um Annihilation und Paarbildung bei Protonen/Antiprotonen und Neutro­nen/Anti­neutronen zu bewerkstelligen. Die Grenzenergie wird durch die zweifache Ruhe­masse von Proton bzw. Neutron bestimmt: m0 = Egr/c2.

Die geringfügig größere Masse der Neutronen im Vergleich zu den Protonen führt dazu, dass sich das n-p-Verhältnis immer mehr zugunsten der Protonen ver­schiebt. Freie Neutronen unterliegen der schwachen Wechselwirkung und zer­fallen mit einer Halbwertszeit von etwa 15 min in die stabilen Protonen. Am Ende des Zu­stands A/B liegt das n-p-Verhältnis, das anfänglich bei 1 zu 1 lag, bei etwa 1 zu 6.

Etwa 0,3 s nach dem Urknall beginnt die Grenztemperatur für die Paarbildung von Elektronen und Positronen, bei etwa 6 ž 109 K, unterschritten zu werden. Damit hören die Elektron-Neutrinos auf, mit der übrigen Materie in Wechselwirkung zu treten. Ihre Zahl ändert sich nicht mehr. Das Universum wird für diese Neutrinos „durch­sichtig“. Wenn man diese energiearmen Neutrinos detektieren könnte, müssten sie auch heute noch zu „sehen“ sein und damit Kunde geben für ein Sekundenalter des Universums.

Bemerkenswert ist das annähernde Verhältnis Strahlungsquanten zu Baryonen: 1 : 109. Die Strahlung dominiert das Universum.

Die Antimaterie verschwindet vollständig aus dem Universum.

Der nächste Evolutionsschritt führt in den Zustand B. Symbolisch ist er gekenn­zeichnet durch (0;1). Bezüglich der WIMPs ändert sich noch nichts. Bezüglich der baryonischen Materie tritt genau im rechten Moment die primordiale Nukleo­synthese im gesamten Universum auf. Der weitere Neutro­nenzerfall wird ge­stoppt, indem es nunmehr unterhalb einer Temperatur von 1013 K der starken Wechselwirkung gelingt, stabile Deuterium-Kerne zu bilden. Sie vereinen je ein Proton und ein Neutron. Deuterium-Kerne sind das notwendige Zwischenglied bei der Fusionierung zu Heliumkernen, insbesondere in das außer­ordentlich stabile Helium-4. Bei den einsetzenden Fusions­prozes­sen werden alle noch vorhandenen (bzw. auch neu gebildeten) Neutronen auf­gebraucht. In die neu entstandenen Kerne eingebaute Neutronen sind ebenso stabil wie die Protonen, können sich folglich nicht mehr durch radioaktiven Zerfall vermindern.

Die primordiale Nukleosynthese umfasste auch den Aufbau einer geringen Menge von  Lithium-Kernen. Darüber hinausgehende weitere Kernsynthesen waren nicht mehr möglich.

Nach reichlich 3,5 min geht der Zustand zu Ende. Am Zustandsende bestehen, bezo­gen auf die Masse, etwa 75% Wasserstoffkerne und etwa 24% Heliumkerne. Weniger als 1% machen andere Kerne aus.

Der folgende Zustand B/C, wieder ein Übergangszustand, ist durch das Symbol (½;1) gekennzeichnet. Das Übergangssymbol ½, von 0 zu 1, steht hier al­ler­dings bei der nicht-baryonischen Materie. Ihre Struktur verändert sich, wäh­rend die der baryonischen Materie unverändert bleibt. Der Zustand ist bei der baryonischen Materie durch fortwährende heftige Wechselwirkung zwischen Strahlungs­quanten und Elektronen gekennzeichnet. Immer wenn sich ein Elektron an einen Kern binden wollte, verhinderte das ein auftreffendes Stahlungsquant. Daher kam lange Zeit keine Atombildung zustande. Ganz anders bei der nicht-baryonischen Materie. Da sie unempfindlich gegen elektromagnetische Wechsel­wirkung (wie auch gegen starke Wechselwirkung) ist, konnten ihr die Strahlungs­quanten nichts anhaben. Sie konnte sich daher ungestört strukturieren. Kleine Dichtefluk­tua­tionen führten auf diese Weise zu großflächigeren Dichteschwan­kungen und der Ausbildung von Gravitationsmulden.

Die Evolution führt nunmehr in den Zustand C. Er wird durch das Symbol (1;1)p gekennzeichnet. Der Index p am Zustandssymbol kennzeichnet das „partiell Neue“ dieses Zustands.

Die Ziffern 1;1 bedeuten, dass nunmehr beide Materiearten, die nicht-baryo­nische und die baryonische, an der Strukturbildung des Universums mitwirken. Die nicht-baryonische Materie stellt die Potentialsenken zur Verfügung, in der sich  die baryonische Materie ansammeln kann, nachdem die Temperatur des Univer­sums etwa auf 103 K abgesunken ist und die Wasserstoff- und Heliumatome in der Lage sind, sich die ihnen fehlenden Elektronen einzufangen und vollständige, elektrisch neutrale Atome auszubilden. Die Strahlungsquanten sind nunmehr immer weniger imstande, die eingefangenen Elektronen wieder herauszu­schla­gen. Diese Atombildung im Universum dauert einige zehntausend Jahre an.

Indem die baryonische Materie die durch die nicht-baryonische vorbereiteten Potentialsenken besetzen konnte, hat sie die bereits vorhandenen größerskaligen Strukturen im Universum übernehmen können und damit Entwicklungszeit einge­spart. Ohne die nicht-baryonische Vorlaufzeit hätte die Entwicklungszeit der „leuchtenden“ Materie bis heute nicht ausgereicht, die bekannten Strukturen im Universum aufzubauen.

Die Atombildung hat dazu geführt, dass das Universum durchsichtig werden konn­te – die Lichtquanten konnten sich nunmehr geradlinig ausbreiten. Die heute noch „sichtbare“ Hintergrundstrahlung mit einer mittleren Temperatur von nunmehr 2,7 K zeigt eindrucksvoll die frühe Strukturbildung im kosmischen Alter von etwa 380 000 Jahren.

Nach Vollendung der ersten Triade der Evolutionsellipse wird die Zustands­symbolik nunmehr von (1;1)p auf (0;0)p zurückgesetzt. Für die zweite Triade der Evolutionsstufe stellt sie das neue Seiende dar. Damit wieder­holt sich, analog der ersten Triade, eine adäquate Zustandsfolge mit der zweiten Triade.

Der folgende Zustand C/D, wieder ein Übergangszustand, erhält erneut die Symbolik (0;½). Bei der nicht-baryonischen Materie verändert sich analog zu B/C zunächst ein­mal nichts. Bei der baryonischen Materie bilden sich großräumige Gaswolken aus Wasserstoff und Helium aus. Die Bildung von Molekülen der Gase ermöglicht die Kühlung der Wolken, gegebenenfalls zusätzlich unterstützt durch Magnetismus. Die Gravitation führt zur weiteren „Ver­klumpung“ der Materie an den bereits dichteren Stellen. Wo bereits viel ist, kommt noch mehr hin. Die größte „Verklumpung“ wird bevorzugt. 

An der genannten Wolkenbildung und Verklumpung ist die nicht-baryonische Materie infolge ihrer schwachen Wechselwirkung mit der übrigen Materie nicht beteiligt. Ihre bisherige Mitwirkung an der Formation der Materie beschränkt sich auf die Ausbildung primordialer Dichteschwankungen.

Der Übergangszustand hält vermutlich ungefähr 100 Millionen Jahre an, bevor die „verklumpte“ Materie in je einem lokalen supermassiven Materiekollaps endet.

Danach folgt der Zustand D, mit der Symbolik (0;1). Bei der baryonischen Materie spielt wieder die starke Wechselwirkung eine Rolle. Dieses Mal allerdings als stellare Fusion. Im Zentrum sehr massereicher Sterne (in der Regel mehrere hundert Sonnenmassen) wirkt die starke Wechsel­wirkung, als Wasserstoffbren­nen, danach Heliumbrennen. Diese masse­reichen, frühen Sterne („Sternpopu­lation III“) verhindern durch ihre starke UV-Strahlung, die die Moleküle der umgebende Gaswolke aufbricht, das Entstehen weiterer Sterne. Außerdem gehen sie ver­schwenderisch mit ihrem Energievorrat um und verfügen nur über eine relativ kurze Lebensdauer (Größenordnung eine Million Jahre). Ihr Ende ist drama­tisch.

Sie münden bei sehr massereichen Sternen direkt in einem Schwarzen Loch. Bei der direkten Umwandlung in ein Schwarzes Loch erfolgt kein Beitrag zu einer höher organisierten Materie, mit schrittweise höherer Metallizität. Vom Stern verbleibt lediglich die Wirkung sehr starker Gravi­tation (starker Raumzeit-Krüm­mung).

Bei Sternen „mittlerer“, jedoch noch immer sehr hoher Masse bildet sich eine Supernova aus. Bei der Supernova-Explosion handelt es sich um eine Paarinsta­bilitäts-Supernova. Wegen der noch immer sehr großen Masse sind Tempe­ratur und Dichte nach dem Heliumbrennen so groß, dass in der Strahlung Paarbildung  (Elektronen und Positronen) einsetzen kann. Damit bricht plötzlich der Strahlungs­druck ein. Der Stern kolla­biert, und es setzen explosionsartig – nach dem Wasserstoff­- und Heliumbrennen – auch weitere Brennprozesse bis hin zum Sili­zium­brennen ein, was dazu führt, dass der Stern regelrecht zerrissen wird. Er schleudert dabei die gesamte er­brütete Ma­terie ins All, was zu einer höheren Metallizität der Materie im Universum führt.

Noch „leichtere“ Sterne können ebenfalls in einer Super­nova enden, wobei der Sternenrest unmittelbar danach zu einem Schwarzen Loch zusammen­fällt.

Die jeweils abge­stoßenen Gas- und später auch Staubwolken führen zu einem neuen gravitativen Kollaps, zur erneuten Sternbildung, zum erneuten Wasserstoff­brennen, dann aber auch – gewissermaßen planmäßig – zu höheren Stufen der Kernfusion und Aus­bildung von Materie höherer Metallizität, bis hin zum Eisen. Das bedingt dann jedoch den vorherigen Ausstieg in eine neue, höher­stufige Evolu­tionsellipse. 

Der nächste Zustand D/E, wieder ein Übergangszustand, hat die Symbolik (½;1). Jetzt setzt wieder eine Weiter-Strukturierung der nicht-baryonischen Materie ein. Es bilden sich gigantische Halos von WIMPs um die entstandenen massiven Gravitationszentren, die sich aus dem Verlöschen der ersten Sterne ergeben ha­ben, aus. Damit wird gravitativ der Boden für die spätere Bildung von Kugel­sternhaufen aus ba­ryoni­scher Materie, die sich um diese massiven Gravitations­zentren (sehr massereiche primäre Schwarze Löcher) gruppieren, bereitet.

Schließlich wird der Zustand E erreicht, mit der Symbolik (1;1)t. Der Index t steht bekanntlich für total bzw. vollkommen neu. Bezüglich der nicht-baryonischen Materie erreicht er eine neue Qualität, indem sich WIMP-Brücken zwischen be-nachbarten sehr massiven Schwarzen Löchern ausbilden können, die sich später zu den beobachtbaren Filament-Strukturen der baryonischen Materie weiterent­wickeln können. Bezüg­lich der baryonischen Materie entstehen nun aus den fragmentierten Gaswolken Kugelstern­haufen, die aus sehr vielen, „dicht gedräng­ten“ Sternen mit immer noch ziemlich geringer Metallizität bestehen und sich um die sehr massiven Schwarzen Löcher herum gruppieren.

Damit hat sich die Evolutionsellipse der unbelebten Materie im frühen Universum vollendet. Die Symbolik kann nunmehr auf (0;0)t zurückgesetzt werden, womit der Weg für den Ausstieg in eine neue, höherstufige Evolutionsellipse, die der Gala-­  xienbildung, freigemacht ist. Bei der Galaxienbildung ist die Mitwirkung der Halos aus nicht-baryonischer Materie um die massiven Gravitationszentren unabding­bar. Bei der Bildung von Galaxien­haufen und noch höherer Ordnungsstrukturen sind die genannten WIMP-Brücken zwischen den Gravitationszentren unabding­bar.

 

3 Bewertung

Die vorgestellte Evolutionsellipse der unbelebten Materie im Universum reicht zeitlich von weniger als einer Millionstel Sekunde bis in eine Größenordnung von etwa einer Milliarde Jahren nach dem Urknall. Die Temperaturspanne umfasst den Bereich von etwa 1013 K bis etwa 20 K. Die Ausdehnung des Universums reicht von etwa einer Milliarde Lichtjahren bis zur heutigen Größe des beobachtbaren Bereichs von etwa 13 Milliarden Lichtjahren.

Im Zusammenhang mit der Abkühlung und Expansion des Universums läuft die Entwicklung von der relativ unstrukturierten Urmaterie (A) hin zu einer ga­lak­tischen Grobstruktur (E): einer Vielfalt von sehr massiven, relativ weit vonein­ander entfernt befindlicher Gravitationszentren mit je einem Halo aus WIMPs und mit WIMP-Brücken zwischen den Zentren. Die Halos sind außerdem angefüllt mit baryo­ni­schen Kugelsternhaufen und Gas-/Staubwolken, die wiederum angerei­chert sind mit Materie von schrittweise steigender Metallizität. Um die Gravi­tations­zentren herum bilden sich im Zuge der weiteren Evolution Zwerggalaxien aus, die sich in der Folge zu größeren Galaxien zusammen­schließen.

Zwischen Anfangs- und Endzustand der Evolutionsellipse liegen bemerkenswerte Etappen: die Kehren (B, D) mit jeweils starker Wechselwirkung (im Verbund mit elektroschwacher Wechselwirkung) und der Generierung immer komplexerer Materiekerne und die Krümmungswenden (C, E) mit je einer neuen Ma­terie­formation (wobei die Wende E zusätzlich als Sprungwende ausgebildet ist).

Die Beziehungen zwischen den Zuständen sind folgerichtig:

Die baryonische Materie ist in B anders als in A. Sie besteht nicht mehr aus einzelnen Quarks und Gluonen, sondern ist zu Nukleonen vereint. Im Ergebnis entstehen aus den zusammengesetzten Nukleonen die neuen Materiekerne von Wasserstoff und Helium in B. Das partiell Neue an C ist, dass sich aus den nackten Kernen zusammen mit eingefangenen Elektronen vollständige, elektrisch neutrale Atome von Wasserstoff und Helium gebildet haben. In D ist nicht mehr das ge­sam­te Universum der starken Wechselwirkung unterworfen, sondern eine Vielzahl von sehr massiven Single-Sternen im Universum. Außer Wasserstoff und Helium entstehen aufsteigend weitere Kerne. Und wieso ist E das Neue aus C und D? Aus schwachen Dichtefluktuationen haben sich sehr massive Gravitations­zentren aus­ge­bildet. Die Gaswolken (zunehmend auch mit Staubpartikeln durch­setzt) sind mit Materie höherer Metallizität ausgestattet. E ist allerdings nicht nur das Neue aus C und D, sondern zugleich damit auch das Neue aus A und B. Aus der Urmaterie zu Beginn der Evolutionsellipse haben sich die Keimzellen von Galaxien mit schon sehr hohem Organisationsgrad am Ende der Evolutionsellipse heraus­gebildet.

Über die gesamte Evolutionsellipse vollzieht sich ein ununterbrochener, wenn auch nicht ganz gleichmäßiger Anstieg. Die baryonische Materie ist eine Höher­entwicklung im Vergleich zur nicht-baryonischen Materie; sie ist später ent­standen. Der Anstieg signalisiert die Evolution von Niederem zu Höherem („bottom up“).

Die Evolutionsellipse ist von mehrfacher Wechselwirkung zwischen nicht-baryo­nischer Materie und baryonischer Materie begleitet. Nicht-baryonische Materie ist gravitativ gestaltend in den Übergangszuständen B/C und D/E. In den Grund­zuständen C und E wirken nicht-baryonische und baryonische Materie zusammen. Die Übergangszustände A/B und C/D werden von baryonischer Materie domi­niert.

In den Antrieb des Geschehens sind alle fundamentalen Wechselwirkungen, allein bzw. in Kombination, einbezogen. Diese Wechselwirkungen, als geordnete Energien, wandeln sich letztlich in Wärme als einer ungeordneten Energie um. Um lokal Ordnungen aufbauen zu können, muss immer ein anfänglich höherwerti­ger Energiestrom als Wärme in eine entsprechend kalte Umgebung abgeführt werden können. Alle Arten von Energie sind bestrebt, sich in Wärme umzu­wandeln. Wärme erhöht die Unordnung. Lokaler Ordnungsaufbau und größere Unordnung im umgeben­den System bedingen einander.

Damit die Materie in Selbstorganisation punktuelle Bereiche von immer höherer Ordnung aufbauen kann, muss die Entropie des Universums vom Zustand A bis zum Zustand E fortwährend zunehmen. Ausdruck dafür ist die andauernde Expan­sion des Universums, verbunden mit Abkühlung. ­Betrachtet man im Unterschied dazu die Größe spezifische Entropie, das heißt die auf eine Einheit Raumvolumen bezogene Entropie, bleibt sie im Wesentlichen unverändert im Zeitablauf.

  

4 Nachbemerkung

Der entscheidende Unterschied zwischen nicht-baryonischer Materie und baryo­ni­scher Materie ist, dass sich bezüglich der fundamentalen Wechselwirkungen die nicht-baryonische Materie auf die Gravitation beschränkt. Diese ist die mit gro­ßem Abstand schwächste Wechselwirkung. Die Folge ist, dass sich nicht-baryo­nische Materie nicht zusammenklumpen kann (obwohl deren primordiale Dichte­fluktuationen die entscheidende Voraussetzung für die relativ zügige Verklum­pung der baryonischen Materie waren). Andererseits reagieren die nicht-baryo­nischen Materieteilchen durch ihre geringe Masse und leichte Beweglichkeit deutlich auf starke Gravitationseinflüsse der baryonischen Materie, und das auch über große Entfernungen hinweg. Deshalb ver­mögen sie auch Brücken zwischen starken Gravitationszentren im sich entwickelnden Universum zu bilden. 

Der Drehimpuls der nicht-baryonischen Materieteilchen dürfte – infolge der geringen Masse im Vergleich zu den Materieverklumpungen und auch infolge der original geringen Geschwindigkeit der Teilchen – relativ gering sein. 

Die geringe Wechselwirkung führt dazu, dass die nicht-baryonischen Materie­teilchen praktisch wechselwirkungsfrei kompakte Körper aus baryonischer Ma­terie durchdringen können. 

Größenordnungsmäßig kann man die Ruhemasse eines Neutralinos (als WIMP) überschläglich gleich der Masse eines Higgs-Teilchens mit 125 GeV/c2 (= 2,2 x 10-25 kg) ansetzen.  *)

*) Ich fühle mich mit dieser 2014 intuitiv getroffenen Annahme bestätigt durch das Erscheinen des Buches "Das dunkle Universum" von Adalbert W. A. Pauldrach (Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg, 2015). In ihm wird mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit für die Dunkle Materie das Anti-Higgs-Boson mit eben dieser Masse  identifiziert. Wolfgang Brune, 14.02.2016.
  

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