Quintessenz (Physik)

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

In der Physik wird als Quintessenz eine hypothetische Form bzw. ein Modell Dunkler Energie postuliert, die für eine zunehmende Expansion des Universums verantwortlich gemacht wird. Es gibt bislang keinen Nachweis für Quintessenz, und es gibt eine Vielzahl unter diesem Begriff gefasster Theorien mit einigen Gemeinsamkeiten.

Der Begriff wurde von R. R. Caldwell, Rahul Dave und Paul J. Steinhardt 1998 eingeführt.[1] Untersuchungen über solche zeitlich veränderlichen kosmologischen Skalarfelder gab es aber schon seit den 1980er Jahren (Bharat Ratra, James Peebles 1988).[2]

Quintessenz ist nach theoretischen Vorstellungen ein dynamisches (zeitlich veränderliches), selbst-wechselwirkendes skalares Feld. Bezeichnet w das Verhältnis von Druck p zu Energiedichte ρ: w = p / ρ, so ist dieses bei der Quintessenz negativ (negativer Druck)[3], ebenso wie bei der Kosmologischen Konstante, im Gegensatz zu allen bekannten Materieformen. Im Gegensatz zur kosmologischen Konstante, die w = −1 hat, verändert sich die Quintessenz im Laufe der Zeit, so dass sie sich auch aus einem positiven Wert in der Frühzeit des Universums entwickelt haben kann (der Wert von w ergibt sich aus dem Verhältnis potentieller und kinetischer Energie des Quintessenz-Feldes).

Viele Modelle, die Quintessenz enthalten, weisen ein Folge-Schema auf (Tracker Verhalten), wodurch das Problem der kosmologischen Konstanten teilweise gelöst wird (Ratra/Peebles 1988, Steinhardt u.a. 1999[4]). In diesen Modellen hat das Quintessenz-Feld eine Dichte, die der Strahlungsdichte folgt (aber etwas geringer bleibt) bis das Gleichgewicht zwischen Strahlung und Materie eintritt. Von diesem Zeitpunkt an wirkt Quintessenz als Dunkle Energie, die auf Sicht die Entwicklung des Universums bestimmt.

Einige Sonderfälle von Quintessenz sind „Phantom-Energie“ mit w < −1 und K-Essenz (Kinetische Essenz) mit einer Nicht-Standard-Form der kinetischen Energie.

Der philosophische Begriff Quintessenz stammt von den Pythagoräern, nach denen die klassischen vier Elemente aus einem fünften, eben der Quintessenz (von lat. quinta essentia „fünftes Seiendes“), auch Äther genannt, hervorgegangen seien.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise und Anmerkungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Caldwell, Dave, Steinhardt, Cosmological Imprint of an Energy Component with General Equation of State, Phys. Rev. Lett., Band 80, 1998, S. 1582-1585
  2. Ratra, Peebles, Cosmological consequences of a rolling homogeneous scalar field, Physical Review D, Band 37, 1988, S. 3406. Abstract
  3. Caldwell, Dave, Steinhardt betrachteten in ihrer ursprünglichen Arbeit Werte , was damals den Beobachtungen am besten entsprach
  4. I. Zlatev,L. Wang, P. J. Steinhardt, Quintessence, Cosmic Coincidence, and the Cosmological Constant, Phys. Rev. Lett., Band 82, 1999, S. 896-899