Das Cavendish-Experiment bestimmte zuerst die Masse der Erde und (wohl) die Gravitationskonstante. Angesichts der allgegenwärtigen Natur dunkler Materie scheint es jedoch vernünftig, dass zumindest ein Teil der Gesamtmasse der Erde von dunkler Materie stammt, die sich im Zentrum der Erde angesammelt hat.
Wenn dies der Fall ist, würde die berechnete Masse der Erde die Massen sowohl der „hellen“ Materie als auch der dunklen Materie beinhalten. Das Cavendish-Experiment würde dadurch weniger kompensiert, weil der Großteil der Dunklen Materie in der Erde in der Nähe ihres Gravitationszentrums (das weit vom Ort des Experiments entfernt ist) wäre. G wäre also besser abgeschätzt als die Lichtmasse der Erde.
Das wäre alles akademisch, wenn da nicht die Tatsache wäre, dass Modelle des Erdinneren davon ausgehen, dass alle Materie Lichtmaterie ist (nehme ich an).
Die Masse einzelner Elektronen und Protonen kennen wir hochpräzise aus der Teilchenphysik, ebenso die größere Masse von Atomen aus den Wechselwirkungen der starken Kraft; Dieses Wissen kann verwendet werden, um abzuschätzen, welche Materialien die Erde aufgrund ihrer Dichte (aus Masse und Größe) enthält. Aber die wahre Lichtdichte der Erde könnte deutlich geringer sein, als die kombinierten Massen der Erde vermuten lassen. Es scheint mir, dass wir die Menge an leichter Materie im Inneren der Erde stark überschätzen könnten, was zu einem übermäßig dichten geologischen Modell des Erdkerns führen könnte.
Ist das möglich? Ist es wahrscheinlich? Wenn nein, warum nicht?
Dunkle Materie "akkumuliert" sich nicht ohne weiteres. Wenn (?) es existiert, dann interagiert es sehr schwach mit normaler Materie und wird hauptsächlich von der Schwerkraft beeinflusst. Die Schwerkraft der Erde ist viel zu gering, um eine lokale Konzentration dunkler Materie zu erzeugen. Die lokale dunkle Materie würde sich im galaktischen Potential mit ähnlichen Geschwindigkeiten wie die der Sonne um die Galaxie bewegen ( km/s); Dies ist zu schnell, um von der Erde gravitativ eingefangen zu werden, und der Wirkungsquerschnitt für inelastische Wechselwirkungen auf andere Weise wird als zu klein angesehen (deshalb wird es als dunkle Materie bezeichnet - es gibt keine elektromagnetischen Wechselwirkungen), um dunkle Materie einzufangen . Das Gleiche gilt möglicherweise nicht für die Sonne, die ein tieferes Gravitationspotential und ein „dickeres“ Ziel bietet ( z. B. Vincent et al. 2015 ).
Tatsächlich gibt es in der lokalen Scheibenebene unserer Galaxie überhaupt wenig dunkle Materie. Es wird geschätzt, dass die lokale Dunkle-Materie-Dichte ungefähr ist /Stk ( Garbari et al. 2012 , Bovy & Tremaine 2012 ) entsprechend nur wenigen kg/m . Zum Vergleich: Die Dichte des interplanetaren Mediums ist etwa 100-mal größer.
Michael Ughetto
ProfRob