WikiDer > Monopolproblem

Es Monopolproblem leitet sich von der Theorie ab, die die Urknallder Ursprung des Universums. Wenn die Gesetze der Physik (Maxwell-Gleichungen) auf die Urknalltheorie angewendet werden, gäbe es viele magnetische Monopole muss im Universum existieren. Bisher wurde jedoch kein Monopol gefunden. Das kosmische Inflationstheorie ist eine Ergänzung der Urknalltheorie und bietet eine alternative Erklärung. Sie sagt, dass es prinzipiell Monopole geben kann, die aber so spärlich sind, dass sie kaum zu finden sind.

Hintergrund

Magnete wie wir wissen, hat es immer zwei Pole. Ein Nordpol und ein Südpol. Wie Pole sich abstoßen, ziehen sich entgegengesetzte Pole an. Die Stärke des Südpols ist gleich, aber entgegengesetzt zur Stärke des Nordpols. Die magnetische Nettoladung ist daher null. Selbst wenn Sie einen gewöhnlichen Magneten in zwei Hälften schneiden, entsteht an beiden Hälften ein neuer Nord- und Südpol, so dass die Nettomagnetladung an jedem der kleineren Magnete Null bleibt Pole. Ein Magnet mit nur einem Pol hat eine magnetische Nettoladung, die größer oder kleiner als Null ist.

Theorie über die Existenz von Monopolen

Im Universum ist die Gravitation gemäß der Newtonsche Gesetze eine sehr wichtige Kraft. Auf Quantenebene die klassischen Gesetze spielen praktisch keine Rolle, aber ist die Quantenmechanik führend. Das Problem ist jedoch, dass nicht klar ist, wie Gravitation und Quantenmechanik zusammen modelliert werden können. Dies ist notwendig, um herauszufinden, was während des Urknalls passiert ist.

Für eine universelle Theorie wurden viele Varianten entwickelt. Eine Vorhersage dieser Theorien ist, dass der Elektromagnetismus im sehr frühen Universum von a Symmetriebrechung. Da diese Symmetriebrechung nicht überall gleich passiert ist, entstehen Schnittstellen zwischen verschiedenen Bereichen. Entlang dieser Grenzflächen können Monopole entstanden sein.

Problem und mögliche Lösung

Da diese Symmetriebrechung sehr früh in der Geschichte des Universums stattfand, gibt es für diese Regionen bei gleicher Symmetriebrechung eine maximale Größe (dies in Verbindung mit der endlichen Lichtgeschwindigkeit, siehe auch Horizontproblem). Berechnungen zeigen, dass in traditionellen kosmologischen Theorien (vor der Inflation) diese Bereiche sehr klein sein sollten, das sichtbare Universum könnte in bis zu 10 liegen¹¹ solche Bereiche müssen aufgeteilt worden sein. Unter den konservativsten Annahmen sollte es mindestens 1 Monopol pro Fläche geben, aber diese Zahl von 10¹¹ Monopole ist zu groß, um konsistent zu sein, da noch keine beobachtet wurden.

Bei der kosmische Inflationstheorie Es wird angenommen, dass das Universum kurz nach dem Urknall sein wird (bis das Universum 10⁻³⁵ Sekunden alt) war kleiner, so dass alle Materie miteinander in Kontakt war, was dazu führte, dass weniger oder praktisch keine Monopole gebildet wurden. Diese Theorie braucht auch Horizontproblem und der Ebenheitsproblem Weg. All dies lässt die kosmische Inflationstheorie wie eine akzeptable Theorie erscheinen.