Frage an die Wissenschaftler

[Ekkard]

Aber ein Frage hätte ich noch, welche die Abkühlung des Universums in der kurzen Anfangsphase betrifft:

Wohin hat sich eigentlich die ganze Wärme des damals noch sehr kleinen Universums verflüchtigt, die ja nicht unerheblich gewesen sein soll? Da ist von 10³² C° die Rede. Auch der Energieverlust der Photonen, welche sich aus der gegenseitigen Auslöschung von Elektronen und Positronen gebildet haben (sollen) - machen mir noch ein wenig Kopfzerbrechen. Photonen können Energie verlieren? Wohin geht diese Energie.

Schlichte Thermodynamik: Unser, für unsere Anschauungen riesiges, Weltall war konzentriert auf ein vergleichsweise kleines Volumen. Die genannte Temperatur ist eigentlich die (umgerechnete) Energiedichte eines (vermutlich Gluonen-) Plasmas - also quasi-Teilchen, die eigentlich quantisierte Felder sind.
Wenn sich nun der anfangs sehr kleine Kosmos ausdehnt, nimmt die Energiedichte zwangsläufig ab, wenn nichts mehr an Energie nachgeliefert wird - und das wurde nicht, soweit wir wissen. Heute hat diese Energiedichte den umgerechneten Wert jener Hintergrundstrahlung von 2,7°K, die im analogen Fernseher das Bildschirmrauschen verursacht, wenn kein Sender hereinkommt.

Der Energieverlust von beispielsweise hochenergetischen Gammastrahlen ergibt sich durch inelastische Stöße mit Materie. Auch heute ist es so, dass Gammastrahlen im Laufe der Zeit durch das interstellare Gas ihre Quantenenergie einbüßen, bis sie Hintergrundstrahlung (Wärme) geworden sind. (In Luft und sonstigen Materialien ist der Verlust evident - im Reaktor: Wärme.)

Aber Achtung: Photonen verlieren durch inelastische Stöße nur ihre Quantenenergie, werden aber nicht langsamer! Bei elastischen Stößen ändert sich nur ihre Bahn.