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Letzte Änderung / Last update: 2024-Nov-21



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Dunkle Energie – Spekulation

Dark Energy — Speculation

Der kleine Physiker und die Dunkle Energie –
wilde Spekulationen

Grundsätzliches vorweg: Dieser Text stellt KEINE exakte Wissenschaft dar. Es sind vielmehr frei flottierende Gedanken und Ideen etwa in der Art eines Brainstormings. Auf Englisch spricht man da heutzutage von shower thoughts, bloß bei mir war es nicht die Dusche, sondern mehr die bequeme Badewanne:

The little physicist and the Dark Energy —
Wild Speculations

Basics for start: This text shall NOT be considered exact science. These are more like freely fluctuating thoughts about like brainstorming. Or you may like to take them as shower thoughts, only that in my case it is not the shower, but more the comfortable bathtub:
Also ich bin ja nun studierter Physiker, mit Doktortitel. Und ein Physiker, der sich nicht für Astronomie interessiert, ist kein richtiger Physiker, meine ich. Siehe auch andere Texte hier. Also habe auch ich mich mit den ungelösten Fragen dieser Zeit beschäftigt, mit Dunkler Materie und Dunkler Energie. Aber ich sage lieber deutlich dazu: Mit diesem ganzen Themenfeld hatte ich weder im Studium noch im Beruf jemals direkten Kontakt. Ich bin also eher ein Laie. Trotzdem versuche ich, gegen keine Regeln und Fakten der Physik zu verstoßen, soweit sie mir halt bekannt sind.

 So I did study physics, up to my doctorate. And a physicist who is not interested in astronomy, is no real physicist in my eyes. See also other texts here. So also I tinkered around with the unsolved problems of our times, with Dark Matter and Dark Energy. Yet I better say it clearly: With this whole field of themes I never came into contact during my studies nor during my later job. So I am more or less an amateur. Still I am trying to not violate any rules or known facts of physics, as far as I know them.
Wenn Sie diesen Text auf Papier lesen und die eingefügten Weblinks nicht direkt anklicken können, hier ein Hinweis: Bei einem Wikipedia-Link [WP xyz] den Text nach dem Schlüsselwort WP in das Suchfeld rechts oben auf einer Wikipedia-Seite von Hand eintippen, dann kommt man auf die gewünschte Seite; ebenso funktioniert das mit YouTube-Videos und ihrem Schlüsselwort YT.

 If you read this text on paper or can't click on the provided web links, here a hint: In case of a Wikipedia link [WP xyz] type the words after the keyword WP by hand into the search field in the upper right corner of some Wikipedia page, then it will get you to the page in question; the same way it works for YouTube videos with their keyword YT.
Dieser Text entstand ursprünglich ab Sommer 2019. Im Frühjahr 2020 kamen dann Meldungen, die bei diesem Thema für Aufsehen sorgten. Dazu muss ich aber ein bisschen ausholen.

 This text originally grew starting summer 2019. But in early 2020 there came some reports which caused some heads turning. But first I have to explain some bits.

Die [de-WP Dunkle Energie] wurde als die Lösung für ein verblüffendes Messergebnis eingeführt: Man wollte die Expansion des Weltalls genauer untersuchen, mit der Annahme, dass diese Expansion sich prinzipiell verlangsamen sollte, aufgrund der überall wirkenden Gravitation. Man wollte nur genauer wissen, wie schnell das vor sich geht. Das Ergebnis erbrachte aber das exakte Gegenteil: Das Universum dehnt sich anscheinend beschleunigt aus, also sogar immer schneller anstatt langsamer! Damit hatte niemand gerechnet. Als Lösung für diese bizarre Situation kam dann eben die Dunkle Energie ins Spiel, die eine Kraft ausüben soll, die alles, zumindest im ganz großen Maßstab, auseinander treibt.
The [en-WP Dark energy] was introduced as the solution for an astounding measuring result: There was an attempt to research the expansion of the universe, always under the expectation that this expansion should principally slow down over time, through the prevalent gravitational force. One just wanted to measure more precisely how fast this takes place. But the result showed the exact opposite: The universe obviously expands acceleratingly, simply faster and faster! Nobody had expected that. As a solution for this bizarre situation the Dark Energy was brought into the game, which is supposed to act as a force which drives everything apart, at least in the really big scale.
Die Messungen, die zu diesem merkwürdigen Ergebnis führten, verließen sich auf Beobachtungen an [de-WP Supernova vom Typ Ia]. Diese resultieren aus einer Situation in einem engen Doppelsternsystem, wo ein größerer Stern seinem Begleiter immer mehr Materie abzieht und sich einverleibt. Dadurch wird er natürlich kontinuierlich schwerer. Wenn er dann dabei einen scharf definierten Grenzwert an Masse überschreitet, explodiert er zu einer Supernova und wird zu einem stellaren Schwarzen Loch. Supernovae mit diesem Mechanismus ordnet man als Typ Ia in ein Schema ein.

 The measurements which lead to this strange result relied on observations of [en-WP Type Ia supernova]. These supernovae are consequences of some tight pair of stars orbiting one another. The bigger star continuously drags matter from the smaller one. This makes it more and more heavy. As soon as its mass passes a sharply defined threshold value, it will explode as a supernova and ends up as a stellar black hole. Supernovae from this mechanism are classified as type Ia in a scheme.
Da die Massengrenze, ab der ein Stern so schwer wird, dass er schließlich in einer Supernova explodiert, so scharf definiert ist, sind auch alle Supernovae vom Typ Ia von (fast, s. u.) derselben Helligkeit. Damit eignen sie sich als sogenannte [de-WP Standardkerze]n, eben mit einer standardisierten Helligkeit. – Die auf der Erde beobachtete Helligkeit hängt dann nur noch von der Entfernung ab. Supernovae Ia sind also sehr gut geeignet, genaue Abstandsmessungen für die Galaxien, in denen man gerade solche Supernovae beobachtet, durchzuführen. Dies hat man bei den oben erwähnten Messungen ausgenutzt, um die Ausdehnung des Weltalls zu vermessen.

 As the mass threshold beyond which a star becomes so heavy that it eventually explodes in a supernova is so sharply defined, all type Ia supernovae are of some (nearly, see below) identical brightness. This makes them candidates for a so-called [en-WP Standard candle], coming with a standard brightness. — The observed brightness seen from the earth then only depends on the distance. So type Ia supernovae are well suited to enable precise measurements of distances to the galaxies containing these specific supernovae. This has been used in the above mentioned measurements to determine the expansion rate of the universe.

Messungen zuverlässig?

Nun ist das mit der standardisierten Helligkeit aller Supernovae Ia so eine Sache. Ich als relativer Laie auf diesem Gebiet kann mir schon vorstellen, dass es durchaus eine Rolle spielt, wie die beiden beteiligten Sterne im Detail zusammengesetzt sind. Alle Sterne bestehen überwiegend aus Wasserstoff. Je älter sie aber werden, desto mehr schwerere Elemente, in der Sprache der Astronomen "Metalle", bilden sie aber, vor allem Helium. So stelle ich mir vor, dass eine Supernova doch leicht verschieden aussieht, wenn mehr Helium oder noch schwerere Elemente im Spiel sind. Wenn ich den Wikipediaartikel [de-WP Supernova vom Typ Ia] lese, sehe ich, dass in der Tat jede Menge Unterarten dieser Supernovae vorkommen. Es ist ja auch so, dass in der Urzeit des Universums die Sterne noch zu einem größeren Anteil aus Wasserstoff bestanden, während heute alle Sterne einen höheren Anteil Helium aufweisen.

Reliable measurements?

Now this standardized brightness of all type Ia supernovae is an issue of itself. I as a relative amateur in this field can really imagine that it in fact becomes important how the two participating stars are composed. All stars mainly consist of hydrogen. But the older they grow, the more heavier elements ("metals" in the language of astronomers) they contain, mainly helium. So I imagine that there really are differences when there is more helium or even heavier elements involved. When I read that Wikipedia article [en-WP Type Ia supernova], I find that there are indeed a lot of sub types of these supernovae. Also you have to be aware that in the very early times of the universe the stars were built to a greater part of hydrogen, while today all stars contain a higher degree of helium.
Außerdem findet sich aber dort in dem Wikipediaartikel ein Link zu einer frischen Veröffentlichung aus dem Frühjahr 2020, wo genau das als Problem jener überraschenden Messungen dargestellt wird:


 Additionally, I found a link in the german language version of that Wikipedia article to a fresh publication from early 2020 where exactly that issue is presented as the problem of these surprising measurements:
Yijung Kang et. al: Early-type Host Galaxies of Type Ia Supernovae. II. Evidence for Luminosity Evolution in Supernova Cosmology (https://arxiv.org/abs/1912.04903). 18. Januar 2020, abgerufen am 24. Januar 2020 (englisch).
Meine Interpretation dieser Veröffentlichung: Die Helligkeit könnte stärker vom Alter der beteiligten Sterne abhängen als bisher angenommen. Daher eignen sich diese Supernovae nicht in dem Maße als Standardkerzen, wie es bei den Messungen und Auswertungen, die zur Postulierung der Dunklen Energie führten, notwendig vorausgesetzt wurde.

 My interpretation of this publication: The brightness could depend stronger on the age of the participating stars than assumed previously. So these supernovae perhaps are not as suitable to serve as standard candles, as it had been considered essential for the measurements and their evaluations which lead to the postulation of the Dark Energy.
Diese Einwände wurden von Beteiligten an jenen Messungen zurückgewiesen. Es gibt also eine satte Kontroverse.

 These objections have been rejected by the participants of those measurements. So there is one strong controversy.
Auch die Webseite xkcd kommentiert die Lage auf ihre eigene, typische Weise.

 Also the web site xkcd comments the situation in its own, typical way.
Im Juni 2020 kamen nun auch Meldungen, dass es insgesamt wachsende Unsicherheiten bei Entfernungsmessungen von Galaxien gibt. Schon abgesehen von etwaigen Beschleunigungen der All-Ausdehnung ist die aktuelle Ausdehnungsgeschwindigkeit durchaus umstritten, die sogenannte Hubble-Konstante. Siehe Hubble-Konstante: Diskrepanz.

 In june 2020 there came up reports that there generally arise growing unsecurities with distance measurements of galaxies. Also when you for a moment neglect the issue of a possible acceleration of the universe expansion, the exact current value of the Hubble constant is in fact disputed. I only have a german language link at hand: Hubble-Konstante: Diskrepanz.
WENN diese Einwände Bestand haben sollten und damit die ganze Dunkle Energie obsolet werden sollte, dann hätten wir ein Problem weniger. Also:
  • Die Dunkle Energie würde nicht mehr gebraucht.
  • Die Dunkle Materie wird dadurch nicht berührt, siehe Ausführungen unten.
  • ABER das schöne Ergebnis, dass mit meiner wilden Theorie unten in einem Aufwasch auch noch die bisher unerklärte Inflationsphase direkt nach dem Urknall abgedeckt werden könnte, wäre dann auch wieder hinfällig, schade.
Also lesen Sie am besten doch weiter und folgen Sie meiner wilden Theorie, die noch vor den genannten Zweifeln an den Messergebnissen zur Dunklen Energie formuliert wurde.


 So IF these objections should remain viable and therefore the whole Dark Energy could become obsolete again, then we would have one problem less. So:
  • The Dark Energy wouldn't be needed anymore.
  • The Dark Matter would not be affected, see explanations below.
  • BUT the nice result, that with my wild theory below by one single strike also the previously unexplained Inflation phase directly after the Big Bang could be covered, would also be eliminated. Pity.
So you still better read on and follow my wild theory, which was formed already before the mentioned doubts of the measurements regarding the Dark Energy.
Aber von vorne.

Dunkle Materie

Die [de-WP Dunkle Materie] habe ich erstmal hintan gestellt. Mein Bauchgefühl sagt mir, dass es dafür am Ende eine eher konventionelle Erklärung geben könnte, ohne dass es eine neue Physik oder neue Elementarteilchen bräuchte. Man sucht da ja mit enormem Aufwand an Gehirnschmalz und Experimentierapparaturen nach Elementarteilchen, die so eine Art schwere Neutrinos sein müssten. Man sucht da schon eine ganze Weile und hat trotz des immensen Aufwands bisher rein gar nichts gefunden. In einem eigenen Text habe ich da ein paar Gedanken formuliert, wie man eventuell weiterkommen könnte.

 But from the start.

Dark Matter

I have put the [en-WP Dark Matter] behind. My gut feeling is that for this there could turn out some more conventional explanation in the end, without the need of a new physics or new elementary particles that should be a kind of heavy neutrinos. They have been searched far and wide since considerable time with immense effort, but still nothing at all has been found. In an own text I have assembled some thoughts, how one could possibly get on.
Aber wie gesagt, die Dunkle Materie betrachte ich nur als Nebenschauplatz, ich wollte mich mit der wirklich verstörenden Erscheinung befassen, der Dunklen Energie.

 But, as said, I consider the Dark Matter only a side effect. Instead I wanted to discuss the really disturbing phenomenon, the Dark Energy.

Dunkle Energie

Die Dunkle Energie treibt Materie ja auseinander, wirkt als eine Art Anti-Gravitation.

Dark Energy

The Dark Energy drives all matter apart, this way acting like some anti-gravitation.
Im Augenblick scheint diese Dunkle Energie das Weltall allgemein auseinander zu treiben, die Expansion beschleunigt sich anscheinend sogar.

 Currently this Dark Energy seems to drive apart the universe, and this expansion is even accelerating.
Zu Beginn, direkt nach dem [de-WP Urknall], hat es die Phase der [de-WP Inflation (Kosmologie)] gegeben, bei der das All in kürzester Zeit immens ausgedehnt, also auch auseinander getrieben, worden ist.

 At the beginning, directly after the [en-WP Big Bang], followed the phase of the [en-WP Inflation (cosmology)], during which the universe was immensely expanded in extremely short time, so also driven apart.
Insgesamt sehe ich also drei grundlegende Phasen:
  1. die erste Expansion in Form der Inflation;
  2. die anschließende etwas ruhigere Phase, in der wir uns jetzt noch befinden, und
  3. die kommende beschleunigte Expansion.

 So over all, I recognize three basic phases:
  1. the first expansion in form of the inflation;
  2. the following, more moderate phase in which we currently exist; and
  3. the coming accelerated expansion.
Es wäre nun für die Physik von großem Vorteil, wenn man alle diese Expansionsvorgänge mit ein und demselben Mechanismus beschreiben/erklären könnte. Das würde auch ideal zur Idee von [de-WP Ockhams Rasiermesser] passen, also alles so einfach wie möglich zu erklären.

 Now it would be of great advantage for physics if all these expansion phases could be described with one single mechanism. That would also fit with the [en-WP Ockham's razor] principle that attempts to explain everything as simple as possible.

Zwei Annahmen

Two Assumptions
  • Meine erste mutige Idee:
Die Dunkle Energie ist für alle Expansionen verantwortlich. Damit sowohl die heftigen Expansionsphasen als auch die ruhigere (?) Zeit dazwischen erklärt werden können, muss die Dunkle Energie – oder ihre Auswirkung – irgendwie vom jeweiligen Zustand des Alls abhängig sein. Über die Natur der Dunklen Energie mache ich mir vorerst keine Gedanken, zunächst geht es um Zusammenhänge und Abhängigkeiten.
  • My first ambitious idea:
The Dark Energy is responsible for all those expansions. To be able to explain the more intense expansion phases as well as the more moderate (?) phase inbetween, the Dark Energy — or its effects — somehow has to be dependent on the respective state of the universe. For the time being, I don't bother about the very nature of the Dark Energy, for the moment I am looking at correlations and dependencies.

  • Meine zweite, sehr wilde Vermutung: eine neue Wechselwirkung
Meine ziemlich ambitionierte Idee ist, dass es eine bisher unbekannte Wechselwirkung gibt zwischen dem Kraftfeld der Dunklen Energie und bereits bekannten, anderen Austauschteilchen. Mein Kandidat für Letzteres sind die Photonen, und zwar ausschließlich als reine Austauschteilchen der elektromagnetischen Kraft und nicht als Lichtquanten.
  • My second, very wild assumption: a new interaction
My really ambitious idea is that there is some up to now unknown interaction between the force field of the Dark Energy and some familiar, already known exchange particles. My candidates for the latter are photons, and explicitly only in their role as exchange particles for the electromagnetic force and not as light quants.
Die Dunkle Energie sollte danach in ihrer Stärke direkt von der Flussstärke der Photonen abhängen. Und zwar invers: je weniger Photonen, desto stärker die auseinandertreibende Dunkle Energie. Anders formuliert: Viele Photonen heißt gedämpfte Dunkle Energie. Dabei ist wichtig, dass die Photonen eben nicht nur für Licht zuständig sind, sondern auch viel allgemeiner als [de-WP Austauschteilchen] der elektromagnetischen Kraft wirken.

 The Dark Energy's strength should therefore depend directly on the density of photons around. And that inversely: the fewer photons, the stronger the driving Dark Energy. Or in other words: Many photons mean dampened Dark Energy. Again: For this it is important that photons are not only responsible for light, but they also work as [en-WP Force carrier] particles of the electromagnetic force.

Die Puzzleteilchen passen zusammen

The puzzle parts fall into place
Der kleine Physiker versucht also, diese mutigen Annahmen zu überprüfen:

 So the little physicist tries to validate these ambitious assumptions:
Inflationsphase: Zuallererst gab es gar nichts, nur blanke Energie, die nicht zur Dämpfung der Dunklen Energie taugte, also kam es zur Inflation. Das war eine ungebremste, maximal schnelle, brutale Ausdehnung.

 Inflation phase: At the very start there was nothing, only pure energy which was not able to dampen the Dark Energy, so the inflation resulted. That was an unrestrained, maximally fast, brutal expansion.
Danach bzw. auch schon währenddessen: Es entstand eine Teilchensuppe, dazwischen jede Menge Photonen. Es gab eine Ursuppe aus geladenen Elementarteilchen, Quarks, Myonen, Leptonen und zwischen ihnen elektromagnetische Kräfte – diverse Quarks tragen ja solche Ladungen – und damit deren Überträgerteilchen, die Photonen. Da das All dabei noch relativ klein war, war die Photonendichte sehr hoch, so dass die Dunkle Energie stark gedämpft wurde. Die Größe des Alls stabilisierte sich. Erst lange, lange Zeit nach Ende der Inflationsphase kamen Photonen auch als Lichtquanten zum Zuge, es wurde hell. Andererseits könnte es statt der Photonen auch auf andere Elementarteilchen ankommen, die eben schon direkt während der Inflation zur Verfügung standen.

 After that, or also during this: A particle soup grew, containing lots of photons. It was a soup of elementary particles, quarks, myons, leptons, many of them with electric charges, so also electromagnetic forces between them — diverse quarks carry such charges — and through this also the force carrier particles, the photons. As the universe was still relatively small during this, the density of those photons was very high, so the Dark Energy got strongly dampened. The size of the universe stabilized. Only a long, long time later after the end of the inflation phase, photons also came into the game as light quantums, the universe became bright. On the other hand, it possibly could depend on other elementary particles, which were available directly during the inflation.
Heute: Das All dehnt sich immer weiter aus, im großen Durchschnitt wird die Photonendichte langsam kleiner, dadurch wird die Dunkle Energie langsam immer weniger gedämpft. Die Expansion des Alls beschleunigt sich allmählich.

 Today: The universe still keeps expanding, in big average the photon density declines slowly, this lowers the dampening influence on the Dark Energy slowly more and more. The expansion of the universe gradually accelerates.
Zukunft: Der Trend wird anhalten, die Sternentstehung wird abnehmen, die Photonendichte immer mehr abnehmen, die Dunkle Energie wird immer mehr die Überhand gewinnen, das All wird immer schneller auseinandergetrieben.

 Future: The trend will continue, the star generation rate will decline, the photon density will decline, the Dark Energy will dominate more and more, the universe will be driven apart faster and faster.

Mehrere Details können hier zur Feinanpassung zwischen Theorie und gemessener Praxis dienen:
Several details can serve here for the fine adjustment between theory and measured practical situation:
Diese Abhängigkeit von der Photonendichte kann spektral abhängig sein. (Hier macht es sich bemerkbar, dass der kleine Physiker sein Institutsleben vor allem mit der Messung von verschiedenen Spektren verbracht hat.) Im Extrem könnte sie nur auf eine bestimmte Photonenenergie ansprechen. Oder aber auch sehr breitbandig, in letzterem Fall mit jeder denkbaren spektralen Abhängigkeitsform. Jedenfalls gibt es im elektromagnetischen Spektrum viel Platz zwischen Radio- und Gammastrahlung.

 This dependency of photon density may be spectrally dependent. (Here you can see that the little physicist spent his institute life mainly with measurements of different spectra.) As extreme possibility it could react only to a certain photon energy. Or also kind of wide-band, with any thinkable form of spectral dependency. In any case there is much room in the electromagnetic spectrum between radio and gamma radiation.

Wie lokal wirkt die Dunkle Energie bzw. deren Abhängigkeit von lokaler oder weiträumigerer Photonendichte?
How local is the effect of the Dark Enery or its dependency of local versus wide-range photon density?
Es ist überhaupt eine Grundsatzfrage: Ist die Dunkle Energie zu einem bestimmten Zeitpunkt überall im aktuellen All gleich groß, ausgedrückt durch die Einsteinsche [de-WP Kosmologische Konstante], ODER ist sie eine lokale Größe, die auf ihr aktuelles, direktes Umfeld reagiert? Letzteres könnte auch die Unterschiede zwischen Zentren großer Galaxien-Superhaufen und den leeren Blasen dazwischen erklären sowie deren zeitliche Entwicklung: Blasen sollten sich tendenziell ausdehnen, Galaxienfilamente immer mehr konzentrieren.

 Now this is one fundamental question: Is the Dark Energy at a certain point in time equal everywhere in the current universe, expressed by Einstein's [en-WP Cosmological Constant], OR is it a local value, reacting on its current, direct surrounding? The last option could also explain the differences between centers of big galaxy super clusters and the empty voids between them, as well as their development over time: Voids should expand in tendency, galaxy filaments should concentrate even more.
Neuere Auswertungen (c't) kommen zu dem Schluss, dass die Dunkle Energie über die Zeit nicht konstant war. Das passt aber auch zu meiner Annahme, dass sie jeweils abhängig von den Gegebenheiten (z. B. der Helligkeit) im All war und ist.

 Newer evaluations (c't, German) come to the conclusion that the Dark Energy was not constant over time. But that also matches with my assumption that it is dependant on the respective conditions (e.g. of the photon density) in the universe and still is.

Filamente und Blasen

Es ist ja so, dass man in der Grobstruktur des Universums beobachtet, dass sich die Galaxien in sogenannten [de-WP Filament (Kosmos)]en, faden- oder netzförmigen Strukturen, sammeln und dazwischen riesige, komplett leere Räume, Blasen (engl. voids), erscheinen. In meinem Bild ziehen sich die Filamente aufgrund der Gravitation zusammen, die Blasen bleiben dabei nicht einfach übrig, sondern dehnen sich aktiv aus, wegen der relativen Dunkelheit ihrer lokalen Umgebung. Dabei drücken sie die Filamente von außen zusätzlich zusammen.

Filaments and voids

When you look at the overall structure of the universe, you realize that the galaxies are assembled in so-called [en-WP Galaxy filament]s, fiber- or net-like structures, and between them there are huge voids left which seem to be completely empty. In my view, these filaments contract following the gravitational attraction, but the voids not simply remain as the rest of this, yet expand themselves actively because of the relative darkness of their environment, pushing and concentrating the galaxies more and more.
Den letzten Punkt könnte man eventuell in der Praxis überprüfen: Ob die Blasen einfach passiv zwischen den Filamenten übrig bleiben oder sie aktiv zusammendrängen, sollte an der Form der Filemente ablesbar sein. Spätestens bei den Modellrechnungen, mit denen man die Gestaltung des Universums nachvollzieht, könnte man diesen Aspekt zusätzlich einführen, damit dessen Parameter optimieren und am Ende womöglich zu einer noch besseren Übereinstimmung mit der beobachteten Realität kommen.


 The last point possibly could get validated: Whether the voids simply remain as the rest between the filaments, or whether they actively push those filaments together, should be recognizable from the form of the filaments. Also in the numerical modelings reconstructing the growth of the universe, one could introduce this as a new parameter. Through this, this parameter could get optimized and in the end bring everything to even better match the observed reality.
Solche ggf. verifizierbaren Abhängigkeiten könnten dann rückwärts auch nähere Hinweise auf die eigentliche Natur der Dunklen Energie liefern. Dazu habe ich hier wohlweislich lieber überhaupt keine Annahmen getroffen.

 Such potentially verifyable dependencies could then in turn also generate closer hints to the deeper nature of the Dark Energy. For this, I intentionally did not state any concrete assumptions.
Anfang 2020 kam eine Veröffentlichung über neue Beobachtungen, nach denen die Ausdehnung lokal in der Tat variiert:
 In early 2020 new observations were published that the expansion indeed varies locally, see K. Migkas, G. Schellenberger, T. H. Reiprich, F. Pacaud, M. E. Ramos-Ceja und L. Lovisari: Probing cosmic isotropy with a new X-ray galaxy cluster sample through the L X - T scaling relation; Astronomy & Astrophysics; DOI: 10.1051/0004-6361/201936602. German language link:
https://www.heise.de/newsticker/meldung/Astronomie-Ausbreitungsgeschwindigkeit-des-Universums-nicht-ueberall-gleich-4701181.html


Darkonen

Gibt es Überträgerteilchen – analog den Photonen für elektromagnetische Wechselwirkungen – für die Dunkle Energie? Sie könnten alle o. g. Eigenschaften tragen und transportieren. Mein Namensvorschlag: Darkonen – darkons.
  • Sind diese Teilchen irgendwie mit den Gravitonen der Gravitation verwandt?
  • Sind sie womöglich identisch und nur verschiedene Anregungsstufen?
(Diese Teilchen sollten nicht verwechselt werden mit den spekulativen "Darkinos" als Trägerteilchen der Dunklen Materie.)

"Darkonen fürchten sich vor Helligkeit"

Dafür gäbe es eine schöne englische Übersetzung: "Darkons are shy of photons".

Darkons

Are there force carrier particles for the Dark Energy — analogous to the photons for electromagnetic interactions? They could carry and transport all of the mentioned properties. My name proposal: Darkons.
  • Are these particles in any way related to the gravitons of gravity?
  • Perhaps they are identical and only a different excitation level?
(These particles should not be mixed up with the speculated particles of the Dark Matter named Darkinos.)

"Darkons are shy of photons"

Grundkraft?

Muss man für die abstoßende Wirkung der Dunklen Energie eine neue, fünfte Grundkraft einführen, neben Gravitation, Elektromagnetismus, starker und schwacher Wechselwirkung?
Oder kann man sie mit der Gravitation vereinen?
Nach Einstein und seiner Kosmologischen Konstanten geht es ja um die Vakuumenergiedichte, die die Expansion antreiben soll.

Fundamental force?

Is it necessary to introduce a new, fifth fundamental force — besides gravitation, electromagnetism, strong and weak interaction — for the expanding effect of the Dark Energy?
Or is it possible to unify it with gravitation?
After Einstein and his cosmological constant it's all about the vacuum energy density, which shall drive the expansion.
Hier habe ich immer nur von abstoßender Wirkung geschrieben. In der Physik wird eher von einer Expansion des Raums ausgegangen. Das kann ich derzeit nicht entscheiden/unterscheiden.

 Here I have always written only about the repellent effect. In physics it is preferred to speak about an expansion of space. At this moment, I cannot decide/distinguish this.
Vielleicht geht es bei dieser Vakuumenergiedichte ja tatsächlich um ein ganz "normales" Streben nach einer möglichst geringen Gesamtenergie des Systems: Der Raum an sich, jedes Volumenelement, möchte sich ausbreiten und von nichts anderem eingeschränkt werden. Wie ein Glas Sand, das man über einer Fläche auskippt, wonach der Sand sich möglichst weit in der Fläche verteilen will. (Wasser, Honig oder Ähnliches taugt weniger als Analogon, da dort starke Bindungs- und Anziehungskräfte innerhalb der Massen wirken, die es hier anscheinend gerade nicht gibt.) Die nächste Frage wäre dann sofort: Gibt es denn eine Grenze, bis zu der sich diese Volumenelemente ausdehnen (wollen)? Wäre dann irgendwann doch Schluss mit der Expansion, oder geht sie bis ins Unendliche weiter? Da höre ich lieber auf zu spekulieren.

 Perhaps this vacuum energy density is indeed just another case of a "normal" tendency towards a minimization of the total energy contents of the system: Space itself, each volume element, wants to spread out and not be limited by anything else. Like a glass of sand which is poured out over a flat plane, after which the sand wants to spread as far as possible in this plane. (Water, honey, or similar material is less useful as an analogon here, as there are strong binding and attractive forces within these masses, which are obviously not at all present in our case.) The next question would follow immediately: Is there a limit until which these volume elements want/will expand? Would the expansion perhaps end at such a point, or will it progress into infinity? There I prefer to stop my speculations.
Und ich habe immer nur von Photonen gesprochen, die die Dunkle Energie beeinflussen könnten. Das liegt anhand der diversen besprochenen Wirkungen auch nahe. Aber prinzipiell könnten es auch andere Elementarteilchen sein, die hier wirksam werden, beispielsweise die Gluonen von den Kernkräften. Bisher ist das eben nur Spekulation.

 And I always talked only about photons, which could have an impact on the Dark Energy. That is suggesting itself considering the mentioned effects. But in principle also other elementary particles could be in effect here, for example the gluons of the nuclear forces. Yet currently this all is just speculation.
Das hörte sich alles ganz wunderbar an. Der kleine Physiker kam langsam in Fahrt!

 This all sounded really wonderful. The little physicist slowly gained tempo!
Dabei kam der kleine Physiker auf eine Idee, wie man diese Überlegungen denn zur Abwechslung mal praktisch durch Messungen nachprüfen könnte, er hat schließlich auf dem Gebiet der Experimentalphysik gearbeitet, Messungen sind der Maßstab schlechthin:

 Then the little physicist developed an idea how one could validate these considerations through practical measurements, for a change. He in fact had studied in the field of experimental physics, measurements are the absolute criterium:

Nachweis?

Galaxienbetrachtungen sind schwierig, weil alle Größen, die in Rechnungen eingehen, nur relativ grob angegeben werden können. Aber es gibt Versuchsobjekte, die wesentlich näher und bis zum kleinsten Einzelteil bekannt sind: die Raumsonden von Pioneer bis Voyager. Alle befinden sich mittlerweile in den Außenbezirken nicht unserer Galaxie, aber unseres Sonnensystems. Es ging schon durch die Medien, dass die Geschwindigkeiten dieser Sonden systematisch und bisher unerklärlich von theoretischen Werten abweichen, zwar nur wenig, aber signifikant. Sie fliegen heute etwas langsamer als erwartet. Man spricht dabei von der Pioneer-Anomalie (s. u. Refs "Pioneer-Anomalie"). Das passt allerdings gar nicht zu meinen Ideen, sie sollten draußen im Dunkeln eigentlich schneller werden! Aber man könnte ja vielleicht mal genauer nachschauen unter Einbeziehung dieser Möglichkeit. Aber erstmal ist es ein Rückschlag für den kleinen Physiker.
(ANDERERSEITS: In [de-WP Oumuamua] wird erwähnt, dass dieser Asteroid tatsächlich außen etwas schneller fliegt als erwartet!)

Evidence?

Observations of galaxies are difficult, because all terms which are used in computations only can be expressed rather roughly. Yet there are experimental objects which are considerably nearer and well known to their smallest detail: the space probes from Pioneer to Voyager. All of them in the meantime fly in the outer regions not of our galaxy, but of our solar system. It was reported already in the media that the speeds of them systematically and up to now inexplicably deviate from theoretical values, only a little, but significantly. Today they fly somewhat slower than expected. This is called Pioneer Anomaly (see below Refs "Pioneer anomaly"). Yet this does not fit at all with my ideas, out there in the dark they should fly faster! But we will look at this more precisely still considering this possibility. At this moment, it is nevertheless a setback for the little physicist.
(ON THE OTHER HAND: In [en-WP Oumuamua] you find mentioned that this asteroid in fact flies a bit faster in the outer regions than expected!)
In kurzer Zusammenfassung: Eben hat es ganz laut "Peng" gemacht, und meine schöne Theorie ist geplatzt. Direkt davor schwebte ich schon in höheren Sphären ("Stockholm, ich komme"), aber autsch. Vor allem habe ich bei der Recherche zu dieser Pioneer-Anomalie auch gesehen, wie viele buchstäblich Tausende von Physikern sich schon mit diesen Effekten beschäftigt und entsprechend viele Seiten an Veröffentlichungen produziert haben. Die werden wohl kaum alle daneben liegen. Aber daran erkennt man auch, dass ich nicht der einzige bin, der bei diesem Phänomen aufmerksam wird und versucht, es in die ganz großen Zusammenhänge einzuordnen.

 Short résumé: It just made a loud "poof", and my nice theory blew up. Directly before that I already felt like top of the world ("Stockholm, I'm coming"), but ouch. Above all I saw during searching the internet for the Pioneer anomaly how literally thousands of physicists had already investigated these effects and had produced an accordingly high number of pages in publications. They all won't possibly be wrong. But this also made me realize that I am not the only one who comes to attention for this phenomenon and tries to put it into the really big context.
Kurzfassung: Ich, der kleine Physiker, meinte, eine tolle Idee zu haben, die dann aber bei näherer Betrachtung mit einem Knalleffekt platzt.

 In short: I, the little physicist, meant to have got a wonderful idea, but it blew up after nearer consideration.
Bei diesen Forschungen muss man sich vergegenwärtigen, dass man es mit extrem kleinen Effekten zu tun hat:

 With these researches, you have to be aware that we are dealing with extremely small effects:
Delta-v = 13 mm/s bei Genauigkeit von 0,1 mm/s, v-Sonde = 52.000 km/h (Daten der NEAR-Sonde).

 Delta-v = 13 mm/s at precision of 0.1 mm/s, v-probe = 52,000 km/h (data of the NEAR probe).
Ungefähr: 52000 km/h = 52000/3,6 m/s = 14000 m/s
Verhältnis:
Delta-v : v-Sonde = 13 : 14*106, also etwa 10 hoch -6, auf neudeutsch 1 ppm.

 Circa: 52000 km/h = 52000/3.6 m/s = 14000 m/s
Relation:
Delta-v : v-probe = 13 : 14*106, so circa 10 to the -6, or 1 ppm.
So genau kann man das also messen. Der Effekt ist in ähnlicher, aber nicht identischer Größenordnung mittlerweile bei mehreren Sonden beobachtet worden. Die Differenzen zwischen den Sonden sind erheblich, auch über die genannte Fehlerschranke hinaus. Erklärungen im Rahmen konventioneller Effekte klingen seriös, sind aber mit heutigen Mitteln nicht konkret beweisbar.

 So this is the precision of these measurements today. The effect is observed in similar, but not identical magnitude with several probes in the meantime. The differences between the probes are considerable, also beyond the mentioned error margin. Explanations citing conventional effects sound serious, but are not finally provable with todays's means.
Wenn meine Theorie zur Dunklen Energie hier hereinspielen sollte, könnte man argumentieren, dass deren Effekt noch einmal um mehrere Zehnerpotenzen kleiner sein und dann von besagten konventionellen Effekten überlagert werden könnte. Halt sehr spekulativ.

 If my theory of the Dark Energy should play a role here, one could argue that its effect might be smaller by another count of magnitudes and then would get mixed with those mentioned conventional effects. Just very speculative.
Eine Meldung von 2021 besagt, dass man bei der Suche nach der Dunklen Materie evtl. auf Teilchen der Dunklen Energie gestoßen sein könnte: heise, darin ein Verweis auf Phys. Rev. D. Dort wird interessanterweise AUCH von einer Kopplung dieser Teilchen mit Masse und Photonen gesprochen, wie oben bei mir: "new light degree of freedom coupled to matter and photons". Hmm, hört der kleine Physiker da eine Nachtigall trapsen?

 In 2021 it was reported that during the search for the Dark Matter perhaps particles of the Dark Energy were discovered: heise (in German), and this contained a reference to Phys. Rev. D. Interestingly there they ALSO talk about some linkage of these particles to masses and photons, just like above in my approach: "new light degree of freedom coupled to matter and photons". Hmm, does the little physicist hear there something?

Quantisierter Effekt?

Also ich habe ja wie gesagt an einem experimentalphysikalischen Institut gearbeitet. Und rein zufällig hat an diesem Institut ein paar Jahre vor mir der Herr Klaus von Klitzing sein Diplom gemacht (um danach schleunigst nach Grenoble umzuziehen), der ja danach den Nobelpreis für seine Entdeckung des [de-WP quantisierter Hall-Effekt]s bekommen hat. Mit anderen Worten, ein völlig harmloser, analoger, altbekannter, konventioneller Effekt, der als durch und durch verstanden eingeordnet war, wurde plötzlich als gequantelt entlarvt. Nun, wie wäre es denn, wenn wir bei der von mir spekulierten Wechselwirkung zwischen Dunkler Energie und Photonen auch so eine Quantelung annehmen? Ändert sich dann überhaupt was? Ehrlich gesagt, keine Ahnung. Ich kann es nur als Denkanstoß stehen lassen.

Quantum effect?

So I have already told that I worked at an experimental physics institute. And just incidentally, a couple years before my time there a certain Mr. Klaus von Klitzing had achieved there his diploma (only to change afterwards to Grenoble) and who afterwards got the Nobel prize for his discovery of the [en-WP Quantum Hall effect]. In other words, a completely harmless, analogous, well-known, conventional effect, which was classified as through and through understood, suddenly turned out as being quantized. Now, how about we assume such quantizing also with my speculated interaction of Dark Energy and photons? Would that change anything at all? Honestly, I don't know. I can only leave this here as feed for thoughts.
Das mit der Quantelung spielt aber durchaus schon eine Rolle in diesem Themenkreis, und zwar in Form der Ansätze zur [de-WP Quantengravitation]. Das ist hoch aktuell, viele Forscher arbeiten daran, es gibt aber noch kein allgemein anerkanntes Endresultat.

 The issue with the quantizing already DOES play a role in this field, concretely via approaches to the [en-WP Quantum gravity]. That is currently in hot research, many physicists work on it, but there is up to now no generally accepted end result.
Ok, aber ganz so schnell gibt der kleine Physiker immer noch nicht auf.

 Ok, but the little physicist does not stop so early.
Nein, jetzt packt er nochmal einen drauf:

 No, now he escalates to the next step:

Große Vereinigung

Die bisher bekannten vier Grundkräfte der Physik möchte man unter einem gemeinsamen Dach vereinen. Die Gravitation sträubt sich dabei bisher am meisten. Die Quantengravitation (s. o.) könnte hier einen Weg weisen.

Grand unification

Physicists want to unify the currently known four fundamental interactions under one roof. The gravitational force is the one struggling the hardest against this. Quantum gravity (see above) could lead a way for this.
(Letztens ging etwas durch die Presse (SPIEGEL 49/2019, S. 108, X17), dass Ungarn in Debrecen evtl. eine fünfte Grundkraft gefunden haben wollen, X17, siehe Science-Blog oder Sci-News.)

 (Recently the media reported that some researchers in Debrecen, Hungary, claim to have possibly found some fifth fundamental force, called X17, see Sci-News.)
Eine der vier Grundkräfte ist die [de-WP Starke Wechselwirkung]. Bei ihr gibt es die einzigartige Eigenschaft, dass sie bei extrem kleinem Abstand abstoßend, erst bei größerem Abstand anziehend wirkt. Irgendwie erinnert das an Gravitation vs. Dunkle Energie.

 One of the four fundamental forces is the [en-WP Strong interaction]. This shows the unique property that it is repellent for extremely small distances and only gets attracting with growing distance. Somehow this reminds me of gravity vs. Dark Energy.

Dann lassen wir mal den kleinen Physiker von der Leine und lassen ihn nochmal wild spekulieren.
Then let the little physicist free and let him speculate another time.
Es könnte eine Wechselwirkung zwischen Dunkler Energie und elektromagnetischer Wechselwirkung – in Gestalt von Photonen – geben. Ich weiß leider überhaupt nichts über Quantengravitation, aber sie könnte diese Wechselwirkung mit Photonen vielleicht mit abdecken. Dann könnten die Dunkle Energie und auch die Dunkle Materie vielleicht mit der Gravitation vereinheitlicht werden.

 There could be some interaction between Dark Energy and electromagnetic interaction, the latter carried by photons. I myself don't know anything about quantum gravity, but it could possibly cover also this interaction with photons. Then the Dark Energy and also the Dark Matter could possibly get unified with gravity.
Die Gravitation müsste dazu erweitert werden um diverse Wechselwirkungskomponenten, vor allem mit der elektromagnetischen Kraft. Das Newtonsche Gravitationsgesetz bewährt sich ja weiterhin tagtäglich. Lediglich in ganz bestimmten Situationen, wie oben bei den Raumsonden, könnte es zu Korrekturfaktoren kommen. Das könnte womöglich sogar einfacher ausfallen als vergleichsweise bei relativistischen Rechnungen mit Geschwindigkeiten in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit. Dort gibt es immer einen Term sqr(1-v2/c2), der erst nahe der Lichtgeschwindigkeit merkbare Werte annimmt. So einen ähnlichen Faktor könnte ich mir im einfachsten Fall für die Gravitationskonstante vorstellen, nur dann halt mit der Photonendichte statt der Geschwindigkeit. Doch ich fürchte, dass wir so einfach nicht davonkommen.

 Gravity would have to be expanded by diverse components for interactions, especially with the electromagnetic force. Newton's law of gravitation proves its worth every day. Only in a few specific situations, like with those space probes mentioned above, correction factors may become necessary. This could perhaps turn out more easy than in comparison to relativistic calculations near the speed of light. There you find always a term sqr(1-v2/c2) which only assumes notable values for speeds near the speed of light. Such a similar factor I could imagine for the gravitational constant, but then with the photon density instead of the speed. But I'm afraid that we will not get out of this that easily.
Das alles könnte unsere Physik dem Ziel der Großen Vereinigung der Grundkräfte näher bringen. Und man kann derzeit nicht ausschließen, dass es noch mehr solche Querabhängigkeiten wie hier zwischen Gravitation und Photonen mit anderen Grundkräften geben könnte. Am Ende könnten die vier Grundkräfte weniger als einzelne Effekte, sondern als eng verzahntes Netzwerk aus Wechselwirkungen herauskommen.

 This all could get our physics nearer to the goal of the grand unification of the fundamental forces. And at this time, we cannot exclude that there might exist more inter dependencies between fundamental forces like here between gravity and photons. In the end it could turn out that the four fundamental forces are less singular effects, but some close mesh of interactions.
ABER es gibt einen großen Haken: Das aktuelle Universum dehnt sich weiter ständig aus. Das lässt sich nur mit einer Expansion des Raums und nicht mit Abstoßung normaler Materie untereinander erklären. Demnach geht die Tendenz doch eher dahin, dass die Dunkle Energie eine eigene, bisher unerklärliche Grundkraft darstellt, die fünfte. Sie könnte aber im besten Fall als Kitt zwischen den anderen Grundkräften dienen, insbesondere mit der Gravitation und der elektromagnetischen Kraft.

 BUT there is a big "but": The current universe continues to steadily expand. This is only explainable by an expansion of space and not by repelling of normal matter with one another. Therefore the tendency is currently that the Dark Energy will be considered another own, currently unexplainable fundamental force, the fifth one. In best case, it could serve as glue between the other fundamental forces, especially gravity and electromagnetic force.

Ferne Zukunft

Nach derzeitigem Stand der Forschung läuft unser Universum auf ein unschönes Ende namens [de-WP Big Rip] – großes Zerreißen – hinaus. Die Expansion verläuft immer schneller und noch schneller und reißt im Endeffekt alles auseinander.

Far future

After the current state of research our universe moves towards some nasty final called [en-WP Big Rip]. The expansion moves faster and faster and eventually rips everything apart.
Wenn die hier angestellten Spekulationen in der Tendenz zutreffen, dann würde dieses Szenario nur bestätigt und sogar laut der vermuteten Zusammenhänge noch mehr beschleunigt werden. Denn im großen Durchschnitt wird das All dann immer dunkler, die Ausdehnung wird immer weniger gedämpft, das Zerreißen wird noch schneller und brutaler. Das ist ähnlich wie bei der Inflation ganz am Anfang, ohne dass es aber eine bremsende Gegenentwicklung wie damals gäbe.

 If the here presented speculations turn out true at least in tendency, then this scenario will get only verified and would even accelerate faster. For in the big average the universe then will become darker and darker, the expansion will be damped lesser and lesser, the ripping will become even faster and more brutal. That will be similar to the inflation in the first moments, yet without any counter force like back then.
Insgesamt könnte man also die gesamte Kosmologie als die Geschichte einer einzigen, allumfassenden Explosion interpretieren, die nach der Inflationsphase lediglich für eine "kurze" Phase etwas gebremst wird, und in dieser Zwischenphase befinden wir uns gerade. Danach wird die allgemeine Explosion dann halt wieder weitergehen.

 Generally you could imagine the whole cosmology as the history of one single, all-including explosion, which after the inflation phase only got dampened a bit for some "short" phase, and in this interim phase we currently live. After that the explosion just will continue.

Gummituch

Zur Veranschaulichung der Gravitationswirkung durch Raumkrümmung wird gerne ein großes Gummituch verwendet. Eine schwere Kugel sinkt relativ weit ein und bildet einen kegelförmigen Trichter um sich herum, an dessen Wand eine kleinere Kugel bei genügend Bahngeschwindigkeit eine schöne Umlaufbahn beschreiben kann. Damit hat man das Problem um eine Raumdimension verkürzt, aber ansonsten alles wunderbar in ein Modell übersetzt.

Rubber cloth

To illustrate the gravitational effect by the curvature of space, often a big rubber cloth is used. A heavy ball sinks rather far into the cloth and creates a cone-shaped funnel around it. On its rim a smaller ball can run on a nice orbit around the first ball, if it rolls at a suitable speed. By this you have cut one space dimension from the problem, but else everything is wonderfully translated into a model.
Mir ist nun eingefallen, dass man auch die Dunkle Energie in dieses Modell integrieren kann: Man gebe dem etwas steiferen Gummituch einfach eine gewisse Vorspannung durch Druck von außen, sodass es kugelförmig in der Mitte nach oben gewölbt ist, also konvex. Das entspräche einer dem Raum inhärenten mechanischen Spannung, analog zu einem Glas Sand, das man auf eine ebene Fläche gießt und der sich dann ausbreiten will. Wie man das praktisch an einem Modell realisieren kann, ist mir noch nicht klar, aber da können andere Leute bestimmt Ideen einbringen. Jedenfalls würden dann die real beobachteten Verhältnisse wiedergegeben: Lokal ergibt sich kaum eine Veränderung, da eine Galaxie weiterhin in einem beträchtlichen Umkreis eine Einsenkung bewirkt, während im größeren Abstand die abschüssige, also abstoßende Wirkung zum Zuge käme. Nur so als Anregung. Das ließe sich ja auch gut in Form einer Video-Animation umsetzen, da braucht man nicht gleich komplizierte mechanische Basteleien.

 Now I had an idea how you can also integrate the Dark Energy into this model: You make this rubber cloth a bit more stiff plus some pre-tension through pressure from the rim, so that it rises spherically in the middle upwards, convexly. This mimics a tension inherent of space, analogous to a glass of sand which is poured on a flat surface and wants to expand there. How you can practically build such a model, is not really clear to me, but other people may step in with their ideas. Anyhow, then the really observed relations would be represented: Locally there will be hardly a difference, as a galaxy still causes a depression in a wide surrounding, while in a bigger distance the steep downhill component will prevail, simulating the repelling force. Again just as food for thoughts. This whole device could also be easily translated into a video animation, so you don't necessarily need complicated mechanical tinkering.
Aber wieder liefert diese Darstellung keinerlei Möglichkeiten, auf die wahre Natur der Dunklen Energie zurückzuschließen.

 But again this presentation generates no ways to conclude more about the true nature of the Dark Energy.

Alternative: Darkonen vs. Higgs

Gerade sah ich im TV eine Dokumentation von vor ein paar Jahren, wo noch über die Suche nach dem [de-WP Higgs-Teilchen] berichtet wurde, die damals noch nicht erfolgreich gewesen war. Da kam dem kleinen Physiker mal wieder eine Idee: Was, wenn es nicht um Darkonen vs. Photonen geht, sondern um Darkonen vs. Higgs-Bosonen, also "normale" Materie?

Alternative: darkons vs. Higgs

I just saw on TV a documentation from a few years ago, reporting about the search for the [en-WP Higgs boson], which had not yet been found back then. Promptly, the little physicist had another idea: What if all is not about darkons vs. photons, but about darkons vs. Higgs bosons, i. e. "normal" matter?
Die Argumentation würde ganz ähnlich verlaufen:
Am Anfang, direkt nach dem Urknall, gab es keine Materie, die Dunkle Energie konnte sich unbeschränkt auswirken, es ergab sich die Inflation. Dann fing Materie an, sich aus der Energiesuppe zu kondensieren, was die Dunkle Energie einbremste. Heute, im ruhigeren Universum, zerfallen diverse (alle?) Elementarteilchen und sogar Schwarze Löcher wieder mehr oder weniger schnell in pure Energie. Insgesamt nimmt die normale Masse über die Zeit langsam ab, die Expansion könnte sich damit wieder beschleunigen.

 The argumentation would go similarly:
At the beginning, after the big bang, there was no matter, so the Dark Energy could act without limitation, this was the inflation. Then matter began to condense from the energy soup, which dampened the Dark Energy. Today, in the more smooth universe, diverse (or all?) elementary particles are eventually decaying. In total, the normal mass slowly declines over time, the expansion can then accelerate again.

Vorläufige Zusammenfassung

Die hier vorgestellten, spekulativen Gedankengänge besagen:
  1. Die Dunkle Energie könnte eine Abhängigkeit von der örtlichen Photonendichte (oder der Dichte normaler Materie) aufweisen, indem ihre abstoßende/expandierende Wirkung durch sie gedämpft wird. Dies könnte ein lokaler Effekt sein, aber auch eine mehr oder weniger globale Wirkung müsste in Betracht gezogen werden.
  2. Es sollte in Betracht gezogen werden, dass der Effekt evtl. gequantelt sein könnte, wie es beim Hall-Effekt beobachtet wurde, Stichwort Quantengravitation.
  3. Die Inflationsphase direkt nach dem Urknall könnte dadurch einfach erklärt werden.
  4. Auch die derzeit beobachtete – langsame – Beschleunigung der Expansion des Universums könnte dadurch direkt erklärt werden.
  5. Die Erklärung der Pioneer-Anomalie, dass Raumsonden von Pioneer bis Voyager weiter draußen etwas langsamer fliegen als erwartet, könnte damit auf eine neue Basis gestellt werden (obwohl eigentlich das gegenteilige Verhalten zu erwarten wäre).
  6. Die Strukturierung des Alls in Galaxienfilamente und leere Blasen dazwischen kann ebenfalls erklärt werden.
  7. Die Wechselwirkung zwischen Galaxienfilamenten und – womöglich aktiv auswärts drückenden – Blasen könnte evtl. nachvollzogen werden und zur Validierung meiner Theorie führen.
  8. Aufgrund der allgemein beobachteten Expansion des Universums muss man die Dunkle Energie evtl. als neue, fünfte Grundkraft der Physik ansehen.
  9. Dabei könnte die Dunkle Energie aber als Kitt dienen, um sich mit den anderen vier Grundkräften in ein gemeinsames Netzwerk einzubinden.
  10. Womöglich könnte man über solche Wechselbeziehungen mit den anderen Grundkräften Rückschlüsse auf die eigentliche Natur der Dunklen Energie ziehen. Dazu ist durch die dargestellten Gedankengänge leider gar nichts herausgekommen. Es gibt nur einen vagen Hinweis zur Vakuumenergiedichte.
  11. Da die Untersuchungen zur Pioneer-Anomalie keine verwertbaren Ergebnisse zu diesem Problemfeld ergeben haben, bleibt die Frage offen, wie man irgendwelche Theorien praktisch im Feld experimentell überprüfen könnte. Das bleibt vorerst ein unbefriedigender Aspekt.

Preliminary résumé

The here presented, speculative ideas in short:
  1. The Dark Energy could show a dependency of the local density of photons (or the density of normal matter), in that its repelling effect gets dampened. This could be a local effect, but also a more or less global effect has to be considered.
  2. It should be considered that the effect possibly could be quantized, as observed with the Hall effect, key word quantum gravity.
  3. The inflation phase directly after the big bang could be simply explained by this.
  4. Also the currently observed — slow — acceleration of the expansion could be explained directly by this.
  5. The explanation of the Pioneer anomaly, that space probes from Pioneer to Voyager fly a bit slower in outer regions than expected, could be moved to a new basis (though after my ideas the opposite behaviour would have to be expected).
  6. The structure of the universe with galaxy filaments and empty voids inbetween could also be explained.
  7. The interaction between galaxy filaments and — perhaps actively apart pressing — voids could perhaps get verified and lead to a validation of my theory.
  8. Because of the generally observed expansion of the universe, the Dark Energy possibly has to be considered as new, fifth fundamental force.
  9. But with this, the Dark Energy could perhaps serve as glue to gather into a common network with the other four fundamental forces.
  10. Chance is that regarding interactions with the other fundamental forces could lead to some understanding of the very nature of the Dark Energy. The presented ideas did not achieve anything in this regard, sorry. There is only a vague hint for the vacuum energy density.
  11. As the researches of the Pioneer anomaly did not give valuable results for this problem field, the question remains open, how one could validate any theories practically in the field. That remains a not satisfying aspect.
Und um jetzt völlig abzudrehen und größenwahnsinnig zu werden: Was wäre, wenn dies das Thema ist, das Einstein angeblich kurz vor seinem Tod erwähnte – er habe etwas gefunden, das er aber nicht publik machen wollte, da ihm "sowas" (wie bei der Kernenergie) nicht noch einmal passieren sollte?

 And to finally losing the plot and become megalomaniacal: What if this had been the issue which Einstein shortly before his death allegedly remarked — he had found something but did not want to publish, as "such stuff" (like with nuclear energy) should not happen again to him?
[Sorry, I did not find the original english wording.]
Aber wie am Anfang vorangestellt: Das ist alles vorerst pure Spekulation.

 But just as stated at the beginning: This all is currently pure speculation.

Was bleibt?

Vielleicht ein Denkanstoß. Man sollte vielleicht wirklich mal an Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Kräften und deren Überträgerteilchen denken. Und man muss sich allgemein wohl noch mehr auf die Zehenspitzen stellen beim Schauen über den Tellerrand. (Ok, jetzt wurde es etwas pathetisch.)

What remains?

Perhaps some food for thought. Perhaps one should really once consider interactions between several forces and their carrier particles. And you have to rise even more on your toe tips to look out of the box.

Refs:

  1. [de-WP Pioneer-Anomalie]
  2. Pioneer-Anomalie bei "der orion"
  3. Studie zu Pioneer-Anomalie

Refs:

  1. [en-WP Pioneer anomaly]
  2. The Pioneer Anomaly (ZARM study)
  3. Pioneer Anomaly at Universe Today

erstmals formuliert: 06. August 2019




 first wording: 06 August 2019




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