Benutzer:Dogbert66/Wichtige ungelöste Probleme der Physik

{{Überarbeiten}} Die hier zusammengestellten Fragen und Problemstellungen stellen wichtige ungelöste Probleme der Physik dar. Einige der Probleme sind theoretischer Natur, dergestalt, dass aktuelle Theorien nicht zu Erklärungen herangezogen werden können. Andere ungelöste Fragestellungen sind experimenteller Art, wobei man noch keine Versuchsanordnung gefunden hat, um bestimmte theoretische Vorhersagen zu testen oder Phänomene besser zu untersuchen.

Astrophysik und Kosmologie

• Beschleunigtes Universum: Warum erfolgt die Expansion des Universums beschleunigt? Ist unser Verständnis der Rotverschiebung vollständig? Ist die dunkle Materie an der Expansion beteiligt?
• Rotation der Galaxien: Warum rotieren Galaxien mit einer Geschwindigkeitsverteilung, die nicht zur Massenverteilung ihrer sichtbaren Bestandteile passt?
• Dunkle Materie: Gibt es Dunkle Materie? Woraus besteht sie? Wie wird oder wurde sie erzeugt? Wieso wird sie hier auf der Erde nicht beobachtet?
• Dunkle Energie: Gibt es dunkle Energie? Was ist der Verursacher der dunklen Energie?
• Kosmische Strahlung: Wieso gibt es in der kosmischen Strahlung weit mehr Teilchen mit Energien über 10¹⁹ eV, als erwartet? Wodurch werden diese Teilchen beschleunigt?
• Schwarzes Loch: Gibt es schwarze Löcher? Senden sie Hawking-Strahlung aus? Sind die Quantenzahlen der ausgestrahlten Teilchen mit denen der einfallenden Teilchen korelliert? Falls sie keine Hawking-Strahlung aussenden, wie verhält es sich mit der Entropie bei schwarzen Löchern? Gibt es weiße Löcher?
• Zeitpfeil: Warum hatte das Universum in der Vergangenheit eine so kleine Entropie, so dass zwischen der Vergangenheit und der Zukunft unterschieden werden kann und der 2. Hauptsatz der Thermodynamik gültig ist?
• Kosmische Inflation: Ist die Theorie der kosmischen Inflation korrekt? Wenn ja, welches sind die Randbedingungen jener Epoche? Wieso hat sie begonnen und sofort darauf wieder geendet? Welche Begründung gibt es für die vorgeschlagenen Zahlenwerte?

Elementarteilchen und Wechselwirkung

• Standardmodell: Was ist die Grundlage des Standardmodells der Teilchenphysik? Warum haben die Teilchenmasse und Kopplungskonstanten die Werte, die gemessen worden sind? Warum gibt es drei Teilchengenerationen im Standard-Modell?
• Landau-Pol: Wie verhält sich die Quantenelektrodynamik bei sehr hohen Energien? Dieses Problem würde durch eine große vereinheitlichte Theorie gelöst; gibt es so eine Theorie?
• Neutrinos: Haben alle Neutrinos Massen und wie groß sind diese? Gibt es rechts-chirale Neutrinos? Wie groß sind deren Massen? Haben Neutrinos Majorana-Massen?
• Hierarchie-Problem: Warum sind die Energieskalen der Symmetriebrechungen einer hypothetischen vereinheitlichten Symmetrie und der elektroschwache Symmetrie um so viele Größenordnungen verschieden?
• Baryogenese: Warum gibt es mehr Materie als Antimaterie im Universum?
• CPT-Verletzung: Gibt es eine CPT-Verletzung der starken Wechselwirkung bei extrem niedrigen Energien?
• CKM-Matrix: Ist die CKM-Matrix unitär? Wenn nicht, wie lässt sich das erklären und welche Folgen hat es?
• Quantenchromodynamik: Die Quantenchromodynamik sind im niedrigen Energiebereich der Quarks in Hadronen nicht störungstheoretisch lösbar. Wie kann die Quantenchromodynamik Hadronen beschreiben?
• Quantengravitation: Kann die Quantentheorie mit der Allgemeinen Relativitätstheorie vereint werden, um so eine verallgemeinerte Theorie aller Grundkräfte zu erhalten? Welche falsifizierbaren Aussagen kann eine solche Theorie der Quantengravitation machen?
• Supersymmetrie: Ist die Supersymmetrie eine Symmetrie innerhalb der Natur? Wenn ja, wie wird sie gebrochen und warum? Wie können die von der Supersymmetrie vorhergesagten neuen Teilchen gefunden werden?

Thermodynamik und Festkörperphysik

• Amorphe Festkörper: Was ist die Natur des Übergangs zwischen dem flüssigen oder dem festen in den glasartigen Zustand? Welche physikalischen Prozesse bestimmen die allgemeinen Eigenschaften von Gläsern?
• Hochtemperatur-Supraleitung: Warum zeigen manche Werkstoffe und Materialien Supraleitung bei Temperaturen weit oberhalb von 20 K?

Siehe auch:

Überholte Theorien, Ungelöste Probleme der Mathematik

Weblinks

• Zusammenstellung von ungelösten Fragen in Science (englisch): [1]
• Wissenschaft.de Kristall aus Löchern (zuerst publiziert in Physical Review)

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