Woraus besteht unser Universum?


Wissenschaftlicher Aufsatz, 2013

30 Seiten, Note: 1


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Einleitung
Hinführung zum Thema
Motivation

Die Zusammensetzung des Universums
Baryonische Materie
Was ist das?
Abb. 4: Periodensystem der Elemente
Inwiefern erforscht und bewiesen?
Dunkle Materie
Was ist das?
Woher weiß man, dass es sie gibt?
Woraus besteht sie?
Baryonische Dunkle Materie
Nicht-baryonische Dunkle Materie
Zusammenfassung
Dunkle Energie
Woher weiß man, dass es sie gibt?
Bedeutung
Erklärungsversuche
Beweisversuche
Zusammenfassung

Diskussion

Zusammenfassung

Literaturverzeichnis

Bildnachweis

Erklärung

Einleitung

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hinführung zum Thema

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Douglas Adams, 1994[1]

Meiner Meinung nach hat Douglas Adams hier in seinem fiktiven Werk „Das Restaurant am Ende des Universums“ einen Nagel auf den Kopf getroffen. Unser Universum ist so bizarr und unbegreiflich, dass wir es wohl nie vollständig begreifen werden. Doch gerade dieses Bizarre und Unbegreifliche macht es so unglaublich faszinierend.

Abb. 1: Die Kleine Magellansche Wolke.

Motivation

Meine Motivation dieses Thema zu wählen, ist im ungefähren die Gleiche, die für mich die Naturwissenschaften so interessant macht: Die Frage, woraus unsere Umgebung besteht und wie sie funktioniert. Wie funktionieren wir, unsere Umwelt, unsere Erde und nicht zuletzt unser Universum, in dem wir leben.

Trotz meines Interesses für diese Fragen habe ich dem Universum als Ganzes noch nicht sehr viel Beachtung geschenkt. Ich habe mich bisher mehr für den Mikrokosmos interessiert. Folglich war es auch ursprünglich meine Intuition dies als Thema für meine Hausarbeit zu wählen. Nachdem ich eine sehr interessante Fernsehsendung der BBC[2] zum Thema des Universums gesehen hatte, wurde ich mir jedoch über die Faszination des Themas bewusst. Ich kam dann zum Entschluss, ein Thema für meine Hausarbeit zu wählen, dem ich bisher nur wenig Interesse geschenkt hatte, da ich der Meinung bin, dass diese Hausarbeit nicht nur eine schulische Leistung sein sollte, sondern dass es auch für mich selbst eine Bereicherung darstellen sollte.

Die Zusammensetzung des Universums

Die Bestandteile unseres Universums lassen sich in drei große Gruppen einteilen:

- (Baryonische) Materie
- Dunkle Materie
- Dunkle Energie

Hinzu kommen noch zwei weitere ,Bausteine‘, die jedoch — zumindest was die Materieverteilung in unserem Universum betreffen[3] — eine deutlich geringere Bedeutung haben:

- Neutrinos
- Cosmic Microwave Background (Mikrowellenstrahlung)

Abb. 2: Materieverteilung im Universum

Im Folgenden werde ich die drei wichtigsten Bestandteil unseres Universum näher untersuchen und ihren Aufbau — beziehungsweise einige Theorien zu ihrem Aufbau — näher erläutern.

Baryonische Materie

Was ist das?

Die baryonische Materie (auch nur ,Materie‘) ist wohl der Bestandteil des Universums, der für jedermann am bekanntesten sein sollte. Es ist der Bestandteil aus dem wir und unsere Erde bestehen.

Baryonische Materie besteht zum größten Teil aus Baryonen, wie der Namen bereits besagt.

Baryonen sind eine Gruppe von Teilchen, zu denen beispielsweise die Nukleonen, also Protonen und Neutronen, gehören. Laut dem Standardmodell der Teilchenphysik bestehen sie aus drei Quarks[4] und gehören damit zur Gruppe der Hadronen, dass heißt zu der Gruppe von Teilchen, welche aus Quarks bestehen[5]. Nach unserem heutigen Wissen nach sind Quarks die kleinsten Bausteine des Universums.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Aufbau eines Protons. Ein Proton besteht aus drei Quarks. Einem down-Quark und zwei up-Quarks.

Jedoch ist der Begriff ,baryonische Materie‘ etwas irreführend, da diese nicht ausschließlich aus Baryonen besteht. Bekanntermaßen bestehen Atome, welche den Großteil der baryonischen Materie ausmachen, nicht nur aus Protonen und Neutronen, welche Baryonen sind, sondern auch noch aus Elektronen, welche zur Gruppe der Leptonen gezählt werden, welche nach unserem heutigen Wissen nicht weiter teilbar sind.[6]

Abb. 4: Periodensystem der Elemente

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das uns bekannte Periodensystem der Elemente (PSE) ist eine Methode, alle uns bekannten Elemente zu ordnen. Elemente sind die Stoffe aus denen alle Gegenstände auf unserer Erde bestehen. Alle Elemente des Periodensystems bestehen aus einem Kern, in dem Protonen und Neutronen enthalten sind (welche, wie oben erwähnt, Baryonen sind) und einer Hülle, die Elektronen enthalten (welche zu den Leptonen gehören).

Obwohl die Elemente nicht vollständig aus Baryonen bestehen, bilden sie den Hauptbestandteil der baryonischen Materie.

Inwiefern erforscht und bewiesen?

Die Existenz von baryonischer Materie, oder nur Materie, wie ich sie der Einfachheit halber im folgenden nennen werde, ist insofern nicht schwer zu beweisen, da unsere direkte Umgebung, die wir mit unseren Sinnesorganen wahrnehmen, aus Atomen und damit aus Materie gebildet wird. Es ist relativ simpel, ihre Eigenschaften zu erforschen, jedoch weiß man selbst heute nicht mit absoluter Sicherheit, woraus die Materie besteht, da die kleinsten Bestandteile, die Quarks zu klein sind um sie mit den uns heute verfügbaren Mitteln sichtbar zu machen, wir können sie lediglich anhand ihrer Auswirkungen auf ihre Umgebung sehen. Schon in der Antik erkannte der Grieche Leukipp (um 450 - 370 v. Chr.), dass Materie aus kleineren Teilchen besteht, den Atomen.[7] Jedoch wird diese Entdeckung heutzutage oft seinem Schüler Demokrit (um 460-371 v. Chr.) zugeschrieben, da von Leukipp keine Werke mehr überliefert sind und wir nur durch Aristoteles von seiner Existenz wissen.[8] Es dauerte jedoch bis etwa 1898 bis J.J. Thomson entdeckte, dass das Atom nicht das kleinste unteilbare Teilchen ist.12 Die Entdeckung des Protons, und damit dem ersten Baryon, wird E. Goldstein (1850-1930) zugeschrieben.[9]

[...]


[1] Adams, D. (1994): Das Restaurant am Ende des Universums. Berlin: Ullstein Verlag.

[2] Tucker, L.; Thompson, A.; Smith, J.; Cohen, A.; Clark, M.; Barrett, M.; Birma, E.; Williams, G. (Produzent) (2012/13). Horizon - Staffel 49, Folge 03: How Big Is the Universe?. [Serie]. London: British Broadcasting Corporation

[3] Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V. (2007): Welt der Physik: Dunkle Materie und Dunkle Energie. http://www.weltderphysik.de/gebiet/astro/dunkle-materie-und-dunkle-energie/dunkle-materie-und-dunkle-energie/, 10.12.12

[4] Nave, R. (2001): Hadrons, baryons, mesons. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/hadron.html, 10.12.12

[5] Schulz, J. (2003): Hadronen - Aus Quarks zusammengesetzte Teilchen. http://www.quantenwelt.de/elementar/hadronen.html, 12.12.12

[6] Schulz, J. (2002): Leptonen - Elektronen und Neutrinos. http://www.quantenwelt.de/elementar/leptonen.html, 05.04.13

[7] Finch, U. & Leitner, E. (2012): Entwicklung der Atomvorstellung. http://www.leifiphysik.de/web_ph12/geschichte/10atomvorstellung/atom.htm, 02.02.13

[8] Föll, H. (2012): Die alten Griechen und das Atom. http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/kap_2/basics/n2_1_1.html, 02.02.13

[9] Strohmann, C. (2003): Konzepte der Allgemeinen und Anorganischen Chemie. http://www-anorganik.chemie.uni-wuerzburg.de/strohmann/lehre/download/ac1_3.pdf, 02.02.13

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Details

Titel
Woraus besteht unser Universum?
Note
1
Autor
Jahr
2013
Seiten
30
Katalognummer
V215388
ISBN (eBook)
9783656443766
ISBN (Buch)
9783656444152
Dateigröße
3723 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
woraus, universum
Arbeit zitieren
William Rambow (Autor), 2013, Woraus besteht unser Universum?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/215388

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