Gravitation, Gravitonen und negative Massen

Es ist noch nicht lange her, als zu Zeiten von Galileo Galilei und Johannes Kepler vor etwa vierhundert Jahren das geozentrische Weltbild von dem heliozentrischen Weltbild gegen den Widerstand der Kirche abgelöst wurde. Weil die Planeten die Sonne und die Monde die Planeten umkreisen, gleichen sich die Gravitations- und Zentrifugalkräfte aus. Wie die Gravitationskräfte zustande kommen, war bis zur Erforschung der Elementarteilchen und der Quantenfeldtheorie noch völlig unklar. Heute wissen wir, dass die Gravitation durch Massenanziehungskräfte zustande kommt, die durch den Austausch von sogenannten Gravitonen bewirkt wird, die allerdings experimentell aufgrund ihrer geringen Wechselwirkung noch nicht nachgewiesen werden konnten. Wie die Massenanziehung im Detail zustande kommt und welche Rolle dabei negative Massen spielen, die ebenfalls noch nicht experimentell gesichert sind, für die es aber eindeutige Hinweise gibt, wurden zahlreiche wissenschaftlich widersprüchliche Erklärungen publiziertinweise gegebenH  HH. Dieser Artikel beschreibt, wie die Fundamentalkräfte, speziell die elektromagnetischen Kräfte aber auch die Gravitationskräfte, obwohl es keine allgemein akzeptierte Quantentheorie der Gravitation gibt, im Einklang mit den Naturgesetzen widerspruchsfrei erklärt werden können.

Einführung

Der Mond spürt die Erde, so wie die Erde auch umgekehrt den Mond spürt. Damit Kräfte zwischen Erde und Mond entstehen können, müssen Informationen ausgetauscht und zu Kräften verarbeitet werden. Aber wer liefert ihnen die Information darüber, dass sie existieren, wo sie sind und wie groß sie sind? Wie empfangen sie diese Informationen, und wie verarbeiten sie sie zu den richtigen Kräften?

Die Kräfte, die für ihre Anziehung verantwortlich sind, gehen ausschließlich von ihren Massen aus. Sie wirken nicht über eine magische unsichtbare Verbindung zwischen ihnen, sondern entstehen in Analogie zu den Kräften der Quantenfeldtheorie durch den Austausch von Bosonen, die als Botenteilchen diese Information kommunizieren. Im Spezialfall der Massenanziehung, Gravitation genannt, sind sie hypothetisch und werden als Gravitonen bezeichnet. Sie verursachen die Fundamentalkraft der Gravitation zwischen den kleinsten Masseteilchen, die als Fermionen bekannt sind, mit demselben Mechanismus wie bei den elektrischen Ladungen, bei denen die zugehörige Fundamentalkraft durch Photonen vermittelt wird.

Die kleinsten nicht mehr weiter teilbaren Teilchen dieser Welt werden im Standardmodell der Teilchenphysik als Elementarteilchen bezeichnet. Ihre besonderen Eigenschaften zeichnen sie als die elementarsten kommunikationsfähigen Wesen aus, da sie in der Lage sind, Informationen auszutauschen und zu verarbeiten. Dabei werden Kräfte verursacht, die als Fundamentalkräfte bezeichnet werden. Vier Fundamentalkräfte sind für das gesamte Geschehen auf dieser Welt verantwortlich: Die elektromagnetische Kraft, die schwache und starke Kernkraft sowie die Gravitationskraft.

Alle Masseteilchen, die als Fermionen des Standardmodells bekannt sind, verfügen über Botenteilchen, die als Bosonen bezeichnet werden, mit denen sie Informationen nur mit gleichartigen Teilchen austauschen können. Die Informationen betreffen dabei ihre Eigenschaften, die durch ihre Ladung, Masse und Spin gegeben sind und damit ihre Identität quantitativ präzis beschreiben. Ladungen können nur virtuelle Photonen absenden und empfangen. Masseteilchen können nur virtuelle Gravitonen absenden und empfangen. Mit ihnen teilen sie dem Empfänger mit, dass sie ein Teilchen mit Ladung oder ein Teilchen mit Masse sind, und wo sie sind. Gravitonen können nur dann empfangen werden, wenn sie quasi einen Schlüssel besitzen, der auch in das Schloss des Empfängers passt, d.h. nur Masseteilchen können Gravitonen absenden und empfangen. Dabei entsteht durch die Übernahme des Gravitons und seines Impulses (bei einem unelastischen Stoß) eine Kraft. Mit Gravitonen übermitteln Masseteilchen auf diese Weise Informationen in ihrer speziellen Sprache, die nur Masseteilchen verstehen. Damit haben sie ein elementares Sinnesorgan, das ihnen etwas sehr Spezifisches, sehr nachdrücklich durch eine Kraftausübung, mitteilt.

Die Entstehung und Wirkung der Fundamentalkräfte wird in der Quantenfeldtheorie mit den Feynman-Diagrammen dargestellt. Man nennt dieses Konzept auch die quantenmechanische Beschreibung von Wechselwirkungen sowie die Quantisierung der virtuellen Kraftfelder, deren virtuelle Feldquanten durch virtuelle Teilchen, die Bosonen, beschrieben werden. Mit ihnen entsteht auch die Gravitationskraft durch einem Bosonenaustausch. Dabei werden gleichzeitig die von einem ersten realen Masseteilchen abgesendeten virtuellen Gravitonen als reale Teilchen mit Impuls und Energie von einem zweiten Masseteilchen empfangen und gleichzeitig umgekehrt die von dem zweiten realen Masseteilchen abgesendeten Gravitonen von dem ersten übernommen werden. Bei diesem Gravitonenaustausch wird jeweils der Impuls des Gravitons durch unelastischen Stoß komplett auf das jeweils andere Teilchen übertragen, was gleichzeitig bei beiden Teilchen zu einer Kraftwirkung führt. Fundamentalkräfte entstehen damit nicht als magische Fernkräfte, sondern ganz konkret durch gleichzeitige an den beiden Ort des Empfangs der Botenteilchen jeweils entgegengesetzte Impulsübertragung. Das ist ein fundamentaler Pfeiler des Standardmodells der Teilchenphysik.

Mit diesem Artikel wird dargestellt, wie grundlegende Phänomene unserer Welt mit der Existenz von Gravitonen und negativen Massen nach den Regeln der Naturgesetze und der Quantenfeldtheorie widerspruchsfrei verstanden werden können.

Kernpunkte der Quantenfeldtheorie

Die fundamentalen Objekte der Quantenfeldtheorie sind Kraftfelder, die nur in diskreten Paketen verändert werden können, die den beobachtbaren Teilchen des Standardmodells der Elementarteilchenphysik entsprechen, die allerdings die Gravitonen noch nicht enthalten. Mit ihren Feldern und Teilchen erfüllen sie bei allen Wechselwirkungen als reale Teilchen den Impuls- und Energieerhaltungssatz sowie die Gesetze der speziellen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik. Die Quantenfeldtheorie mit dem Standardmodell der Elementarteilchen stellt nur einen Aspekt einer noch umfassenderen Theorie dar, die allerdings noch nicht formuliert werden konnte. Dunkle Materie und dunkle Energie können mit ihr nicht beschrieben werden und ihre Aussagen führen bei hoher Energie (zum Beispiel beim Urknall) zu Widersprüchen mit der allgemeinen Relativitätstheorie. Deshalb stellt die Vereinheitlichung der Quantenfeldtheorie mit der Allgemeinen Relativitätstheorie zu einer Theorie der Quantengravitation noch immer eine der größten Herausforderungen der Theoretischen Physik dar.

Impuls- und Energieerhaltung sind Kernpunkte der Quantenfeldtheorie. Damit zwei reale Teilchen, zum Beispiel zwei Elektronen, miteinander elektromagnetisch wechselwirken können, müssen von den virtuellen Teilchen, die ihre Kraftfelder bilden, zwei Bosonen, die jeweils das andere Empfängerelektron treffen, gleichzeitig auch von ihnen auch als Botenstoff erkannt werden. Nur durch den so erfolgten gleichzeitigen Austausch der virtuellen Teilchen an den beiden Orten des Empfangs ist der Energie- und Impulserhaltungssatz erfüllt, wobei die ursprünglich virtuellen Bosonen real werden. Dabei wirkt auf das erste reale Fermion derselbe, aber entgegen gesetzt gerichtete Impuls, der gleichzeitig auch auf das zweite reale Fermion wirkt, und in beiden Fällen wird die durch das ausgesendete Botenteilchen verlorengegangene Energie gleichzeitig durch das empfangene Botenteilchen zurückgewonnen. Weil die Wechselwirkung durch den Austausch von Bosonen zustande kommt, nennt man diese auch Austauschteilchen und den Prozess auch Austauschwechselwirkung. Bosonen werden damit erst durch den Austausch real und wirken damit nur an den beiden Orten der beiden Empfänger und ausschließlich zum Zeitpunkt des Empfangs. Bei dem früher erfolgten Aussenden der Bosonen sind diese noch nicht real und können deshalb grundsätzlich keinen Rückstoß bewirken, was bei vielen Interpretationen auch auf Wikipedia falsch dargestellt wird und zu unsinnigen Ergebnissen führt.

Die häufig benutzte Darstellung der Entstehung der Kräfte zwischen zwei Ladungen oder zwischen zwei Massen durch Impulsübertragung durch „zuwerfen“ ihrer virtuellen Bosonen ist falsch, da der dabei dargestellte Rückstoß nur bei realen Teilchen und auch nur zum gleichen Zeitpunkt wie der Empfang kompensiert werden kann, was durch die Zeitdifferenz zwischen Emission und Absorption unmöglich ist. Virtuelle Teilchen sind ferner beim Aussenden nicht real und können deshalb auch keinen Rückstoß produzieren und dem emittierenden Masseteilchen auch keine Energie entziehen. Eine weitere Darstellung der für eine Anziehung erforderliche negativen Impulsübertragung durch einen gekrümmten Bumerangflug der Bosonen ist unsinnig, denn Bewegungen ohne Einfluss von Kräften sind grundsätzlich geradlinig. Ferner können negative Impulse grundsätzlich nur durch negative Massen erklärt werden. Man nutzt diese Erklärung aber nicht gern, weil negative Massen auf dieser Welt noch nicht experimentell nachgewiesen wurden. Das bedeutet aber nicht, dass es sie nicht geben kann. Beispielsweise kann mit der Existenz negativer Massen und negativer Universen die riesige Masse und Energie unseres Universums erklärt werden. Siehe dazu  www.tabularasamagazin.de/hans-sixl-ursprung-der-materie-und-energie-unseres-universums/.

Grundsätzliches zur Entstehung der Fundamentalkräfte

Für die Erklärung der Entstehung der Fundamentalkräfte der Gravitation werden in diesem Artikel dieselben Mechanismen wie bei den anderen Fundamentalkräften des Standardmodells der Elementarteilchenphysik angewendet. Man nennt es die quantenmechanische Beschreibung der elementaren Wechselwirkungen, bei der die Kräfte durch den Austausch von virtuellen Bosonen erfolgt, die bei ihrer Reaktion real werden.

Alle Fermionen (Teilchen mit Ruhmasse) bilden um sich herum durch Aussenden von virtuellen Bosonen (Botenteilchen, die Informationen tragen) ein virtuelles Kraftfeld. Entsprechend dem Welle-Teilchen-Dualismus sind die Bosonen dabei die Quanten des Kraftfeldes. Das Kraftfeld kann einerseits mit Gravitonen auf Massen und andererseits mit Photonen auf Ladungen wirken. Massen sind die Träger der Ladungen, währen Massen ihr eigener Träger sind. Da sowohl die Photonen als auch die Gravitonen eine Ruhmasse Null besitzen und sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, dehnt sich ihr virtuelles Kraftfeld unendlich weit aus und auch die Lebensdauer der einzelnen Bosonen wird sehr lang. Dies gilt für die virtuellen Kraftfelder aller Fermionen des gesamten Universums, die sich deshalb alle grundsätzlich überlappen. Trotz ständiger Überlagerung kann eine Kraftwirkung eines virtuellen Kraftfeldes nur dann auftreten, wenn die Bosonen von zwei Fermionen gleichzeitig jeweils das andere Fermion erreichen, da sie nur dann gleichzeitig ausgetauscht werden können. Das geschieht, wenn sie weit voneinander entfernt sind, zu extrem unterschiedlichen Zeiten zwischen Emission und Absorption und außerdem nur selten, und wenn sie sehr nahe sind, sehr oft. Das erklärt die Abhängigkeit der Kräfte vom Abstand der beiden Fermionen.

Gravitation, Gravitonen und Gravitationskräfte

Die Gravitonen kommunizieren die Eigenschaft der Masse und bewirken dabei die Fundamentalkraft der Gravitation. Die dabei entstehende Kraft kann nur durch die dabei stattfindende Impulsübertragung erklärt werden, die einen Kraftstoß bewirkt. Einen derartigen Impuls p = mv kann ein Graviton nur dann haben, wenn es neben seiner Ausbreitungsgeschwindigkeit v eine Masse m besitzt, unabhängig davon, ob es eine Ruhmasse hat oder nicht. Das ist analog zu den Photonen, die keine Ruhmasse besitzen, aber dennoch einen Impuls aufweisen, der bei der Impulsübertragung einer Masse zugeschrieben wird.

Beim Empfang eines Gravitons wird das Graviton, das von einem ersten Teilchen ausgesandt wurde, absorbiert. Dabei handelt es sich um einen unelastischen Stoß, bei dem sein Impuls p komplett auf ein zweites Teilchen übertragen wird und damit einen Kraftstoß in Richtung des Impulses des Gravitons mit einer Kraft F bewirkt. Damit die Gravitation eine Anziehung bewirkt, muss die Gravitationskraft gegen die Richtung der Bewegung des Gravitons gerichtet sein. Das ist nur möglich, wenn der Impuls des Gravitons negativ ist, was nur durch eine negative Masse -m verursacht werden kann. Damit sich positive Massen als Ergebnis anziehen, müssen ihre Gravitonen deshalb einen negativen Impuls durch entsprechende negative Massen besitzen, um eine Kraft gegen die Bewegungsrichtung des Gravitons zu bewirken.  Das Ergebnis ist also, dass sich positive Massen untereinander nur dann anziehen, wenn ihre Gravitonen negative Masse haben.

Wenn Gravitonen negative Massen besitzen können, dann sollte es auch Masseteilchen mit negativer Masse geben können, die in der Lage sind, ein eigenes Universum zu bilden, wie in www.tabularasamagazin.de/hans-sixl-ursprung-der-materie-und-energie-unseres-universums/ beschrieben wurde. Masseteilchen mit negativer Masse würden sich dann nach den Regeln der Quantenfeldtheorie ebenfalls nur dann untereinander anziehen, wenn ihre Gravitonen eine entgegengesetzte, also positive Masse, besitzen.

Bei diesen Prozessen ist noch die Frage der Energieerhaltung und die Frage des Entstehens der virtuellen Gravitonen sowie ihre Fähigkeit große Distanzen zu überbrücken zu klären. Aufgrund von Quantenfluktuationen können Masseteilchen virtuelle Botenstoffe und damit virtuelle Gravitonen erzeugen und aussenden. Entsprechend der Heisenbergschen Unschärferelation 𝛥E ∙𝛥t ≥ ℎ/4𝜋 haben sie eine Lebensdauer 𝛥t, die von ihrer Energie 𝛥E anhängt. Sie beschreibt, wie aufgrund der Quantenmechanik kurzfristig und daher nicht dauerhaft existierende kleinste Teilchen entstehen können. Sie werden deshalb als virtuell bezeichnet. Da die Energie der Gravitonen unmessbar klein ist, ist ihre Lebensdauer, in der sie große Distanzen überwinden können, nahezu unendlich groß. Virtuelle Teilchen, die während ihrer Lebensdauer nicht von einem anderen Masseteilchen absorbiert werden, verschwinden wieder im Nichts, so wie sie entstanden sind, da sie ja in der Realität nie existiert hatten. Absorbierte Gravitonen werden allerdings bei der Absorption an einem zweiten Masseteilchen zu realen Gravitonen, die einen realen Impuls und reale Energie übertragen, die von dem ersten Masseteilchen stammen, welches bei der Aussendung des Gravitons zu einem früheren Zeitpunkt keinen Rückstoß gespürt hatte, da ja das Graviton zu diesem Zeitpunkt noch virtuell war. Durch die Übernahme der Energie und des Impulses des Gravitons wird aber nur dann der Energie- und Impulserhaltungssatz erfüllt, wenn gleichzeitig das erste Massenteilchen ein identisches Graviton empfängt, das vom zweiten Masseteichen in der Vergangenheit an das erste geschickt wurde. Man spricht deshalb von einer Austauschwechselwirkung und von Austauschteilchen, weil beim Empfang der beiden Gravitonen gleichzeitig Informationen, Impuls und Energie, die von dem anderen Masseteilchen stammen, ausgetauscht werden.

Wie können sowohl anziehende als auch abstoßende Fundamentalkräfte am Beispiel elektrischer Ladungen entstehen?

Bei positiven Ladungen der Fermionen bewirkt der positive Impuls ihrer Bosonen, der Photonen, durch die Impulsübernahme eine abstoßende Kraft. Da die Reaktion als Ergebnis der Wechselwirkung bei der gleichzeitigen Absorption an beiden Fermionen zum gleichen Zeitpunkt erfolgt, spricht man von einer Austauschwechselwirkung. Dabei ist auch der Energiesatz erfüllt, da die Energie des absorbierten Bosons jeweils die Energie des zuvor während der virtuellen Lebensdauer emittierten Bosons ersetzt. Da die Bewegungen der beiden Bosonen jeweils entgegengesetzt gerichtet sind, gilt für die jeweils empfangenen Impulse an den beiden Orten der Fermionen das entgegengesetzte Vorzeichen und damit p(am Ort F₁) = – p(am Ort F₂). Da der Gesamtimpuls vor der Reaktion null war, ist damit auch die Summe der beiden Impulse nach der Entstehung der Kraft ebenso null, womit Energie- und Impulssatz erfüllt sind.

Eine Abstoßung ergibt sich experimentell nicht nur zwischen zwei positiven elektrischen Ladungen, deren empfangene Photonen einen positiven Impuls übertragen und dadurch eine gegenseitige Abstoßung bewirken, sondern im Experiment auch für negative elektrische Ladungen.  Damit dies der Fall ist, müssen die virtuellen Photonen der negativen Ladungen einen negativen Impuls übertragen, der dann bei der Absorption an positiven Ladungen zu einer Anziehung führen würde, aber durch die jeweils ebenfalls negativen Ladungen der Reaktionspartner seinen Impuls umkehrt und damit ebenfalls eine Abstoßung bewirkt.

Damit sich zwei Ladungen anziehen, müssen beim gleichzeitigen Empfang der Bosonen jeweils negative Kräfte entstehen. Das ist nur möglich, wenn der Impuls des Bosons jeweils eine negative Auswirkung auf das absorbierende Fermion hat. Dies ist automatisch der Fall, da der positive Impuls des Photons eines positiv geladenen Fermions durch die Absorption an der negativen Ladung eines zweiten Fermions umgekehrt wird und seine Wirkung so zu einer Anziehung führt. Der negative Impuls des Photons eines negativ geladenen Fermions führt bei der Absorption durch ein positiv geladenes Fermion direkt zu einer negativen Wirkung und damit ebenso zu einer Anziehung. Also gilt:

Energie und Impulserhaltung sind bei elektrischen Ladungen nur dann erfüllt, wenn positiv geladene Fermionen virtuelle Photonen mit positiver Masse emittieren und negativ geladene Fermionen virtuelle Photonen mit negativer Masse emittieren. Dann entstehen an den jeweiligen Orten der Photonenabsorption Kraftstöße, die bei gleichartigen Ladungen (++ sowie –) der Bewegungsrichtung der Photonen entsprechen und zur Abstoßung führen und bei entgegengesetzten Ladungen (+- und -+) entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Photonen gerichtet sind und zur Anziehung führen. Mit dieser Erkenntnis folgt, dass sich zwei negative Ladungen ebenso wie zwei positive Ladungen abstoßen und dass sich positive und negative Ladungen anziehen, was auch das experimentell ermittelte Coulombgesetz fordert.

Welche Gravitationskräfte entstehen bei positiven und negativen Massen?

Damit zwischen positiven Massen der uns bekannten Materie unserer Welt eine Anziehung resultiert, müssen die von den Gravitonen übertragenen Impulse negativ sein, also gegen ihre Bewegungsrichtung gerichtet sein. Das ist nur möglich, wenn die Massen der emittierten virtuellen Gravitonen negativ sind. Nur dann ergeben sich bei der Absorption des Gravitons an den Orten der Fermionen durch den unelastischen Stoß entgegengesetzte resultierende Kraftstöße, die eine Anziehung bewirken.

Damit zwischen Teilchen mit negativen Massen einer uns allerdings auf unserer Welt nicht bekannten Materie in möglichen anderen Welten eine Anziehung entsteht, müssen die von den Gravitonen transportierten und bei der Absorption übertragenen Impulse gleichfalls negativ, also gegen die Bewegungsrichtung gerichtet sein, wie im Fall der positiven Massen. Das ist nur möglich, wenn die von negativen Fermionenmassen emittierten virtuellen Gravitonen positive Massen haben. Dann ergeben sich durch das negative Vorzeichen der absorbierenden Fermionenmassen durch den unelastischen Stoß beim Gravitonenaustausch jeweils entgegengesetzte resultierende Kraftstöße, die deshalb eine Anziehung bewirken.

Wie soeben beschrieben, funktioniert die Massenanziehung zwischen jeweils positiven Massen und zwischen jeweils negativen Massen nur, wenn die von den Massen emittierten Gravitonen jeweils das entgegengesetzte Vorzeichen tragen. Bleibt also die Frage: Lässt sich damit auch erklären, dass sich positive und negative Massen abstoßen?

Ein von einer positiven Masse ausgesandtes virtuelles Graviton mit negativer Masse überträgt einen negativen Impuls auf eine negative Masse, die aufgrund Ihrer negativen Masse das Vorzeichen wieder umkehrt und damit eine Abstoßung erfährt. Eine von einer negativen Masse ausgesandtes virtuelles Graviton mit positiver Masse überträgt seinerseits direkt einen positiven Impuls auf eine positive Masse, die damit ebenfalls abgestoßen wird. Damit stoßen sich positive und negative Massen ab. Das bestätigt die Abstoßung von verschiedenartigen Massen (verschiedene Vorzeichen +- und -+) und die Anziehung gleichartiger Massen (gleiche Vorzeichen ++ und –) entsprechend dem Newtonschen Gravitationsgesetz.

Wie beschrieben, wird bei Anwendung der Quantenfeldtheorie das Kraftfeld einer Masse oder auch einer Ladung durch virtuelle Bosonen verursacht, die allerdings nur dann in Aktion treten und reale Kräfte ausüben, wenn gleichzeitig über das virtuelle Kraftfeld einer zweiten Masse oder einer zweiten Ladung ein realer Bosonenaustausch stattfinden kann. Nur dann kann das virtuelle Kraftfeld über die Quantisierung des Feldes real und mit den ausgetauschten Bosonen mit Impuls und Energie aktiv werden. Die bei Massen oder Ladungen bewirkten Kräfte können dabei nur unter Erhaltung des Energie- und Impulssatzes ausschließlich durch die Übertragung positiver oder negativer Impulse erklärt werden, welche wiederum nur durch negative oder positive Massen der ausgetauschten Gravitonen bzw. positive und negative Massen der ausgetauschten Photonen erklärt werden können.

Dabei sind folgende Unterschiede zwischen Ladungen und Massen zu berücksichtigen:

• Gleichartige Ladungen stoßen sich ab und gleichartige Massen ziehen sich an. Ungleichartige Ladungen ziehen sich an und ungleichartige Massen stoßen sich ab. Die Anziehungs- und Abstoßungskräfte entstehen dabei durch die Austauschwechselwirkung, bei der die Impulse der absorbierten Bosonen einen Kraftstoß bewirken.
• Positive Ladungen emittieren virtuelle Photonen mit positivem Impuls und negative Ladungen emittieren virtuelle Photonen mit negativem Impuls. Für Materie gilt umgekehrt: Positive Massen emittieren virtuelle Gravitonen mit negativem Impuls und negative Massen emittieren virtuelle Gravitonen mit positivem Impuls.
• Ladungen benötigen eine Masse als Ladungsträger. Massen sind hingegen ihre eigenen Massenträger.
• Ladungen sind im Gegensatz zu Massen quantisiert. Sie sind immer ein Vielfaches der Elementarladung, und das ist die Ladung eines Elektrons. Massen scheinen hingegen nicht quantisiert zu sein, da bisher kein kleinstes Teilchen mit einer Elementarmasse nachgewiesen werden konnte.
• Virtuelle Photonen sind identisch, da sie alle von einer elementaren Ladung emittiert werden. Virtuelle Gravitonen können nicht identisch sein, wenn die Massen, die sie emittieren, nicht quantisiert sind.
• Zwei Teilchen mit gleicher Masse und gleichem Spin aber jeweils positiver und negativer Ladung sind Antiteilchen. Sei ziehen sich gegenseitig an und neutralisieren aber nur ihre Ladungen bei ihrer Annihilation zu null, hingegen nicht ihre jeweils positiven Massen, die in Energie umgewandelt werden. Deshalb entsteht bei der Annihilation von Antiteilchen ein reales hochenergetisches Photon.
• Teilchen mit jeweils positiver Masse und negativer Masse sind eine andere Art von Antiteilchen, die als Massenantiteilchen bezeichnet werden können. Bei ihrer Annihilation, bei der auch entgegengesetzte Ladungen verschwinden, neutralisieren sich ihre Massen zu null, ohne dass dabei Energie entsteht oder verbraucht wird.
• Wenn zwei Teilchen mit jeweils positiver und negativer Masse nicht sofort wieder annihilieren, stoßen sie sich gegenseitig ab und bilden eigene getrennte Welten mit jeweils positiven und negativen Massen, die sich untereinander anziehen und auf diese Weise Materie mit entweder positiver oder negativer Masse bilden.
• Materie mit jeweils positiver und negativer Masse stellt Massenantimaterie dar, die sich ebenfalls abstößt und sich deshalb nicht nähern und daher auch nicht wieder annihilieren kann.
• Die Teilchen eines Antiteilchenpaares ziehen sich an und rekombinieren sofort wieder, wenn sie sich treffen. Nur dann, wenn sie nicht durch Paarbildung entstanden sind, können auch sie getrennte Welten bilden, die sich allerdings nie treffen dürfen, weil sie sich sofort anziehen und annihilieren würden.
• Positiv elektrisch geladene Materie und negativ elektrisch geladene Materie, z.B. positive Ionen und negative Ionen, stellen keine Antimaterie dar. Sie ziehen sich an und neutralisieren beim Kontakt ihre Ladungen, ohne dass dabei Teilchen annihilieren. Alle Teilchen bleiben in diesem elektrostatisch gebundenen Zustand, bei der sich die Summe der Ladungen zu null addiert, erhalten.

Schlussfolgerungen

Da zahlreiche experimentelle Fakten der letzten Jahrzehnte nur mit negativen Massen -m erklärt werden können, ist es notwendig, die Entstehung der Gravitationskräfte auch im Zusammenhang mit negativen Massen im Detail zu verstehen, vor allem, weil u.a. die Entstehung der Kräfte zwischen den Masseteilchen des Standardmodells der Elementarteilchenphysik durch die zugehörige Quantenfeldtheorie in vielen Publikationen widersprüchlich und zum Teil sogar falsch dargestellt wird. Die virtuellen Feldquanten bilden die virtuellen Kraftfelder, die im Teilchenbild durch den Austausch von virtuellen Bosonen erklärt werden, die als jeweils zugehörigen Botenteilchen der Fermionen die Wechselwirkung bewirken.  Anziehende Gravitationskräfte fordern dabei eindeutig einen negativen Impuls der zugehörigen Gravitonen, der nur durch eine negative Masse -m entstehen kann, was allerdings bisher noch nicht allgemein akzeptiert wird, weil negative Massen offensichtlich in unserer Welt nicht existieren und man deshalb vorschnell argumentiert, dass es sie auch nicht geben kann.

Obwohl Gravitonen nicht im Standardmodell der Elementarteilchen enthalten sind, lässt sich mit den Mechanismen der Quantenfeldtheorie, wie in diesem Artikel gezeigt wurde, die Entstehung der Gravitationskräfte widerspruchsfrei erklären. Das bedeutet:

1. Nur mit der Existenz von negativen Impulsen -p und damit negativen Massen -m können sowohl die Anziehungskräfte als auch die Abstoßungskräfte zwischen jeweils Massen und jeweils elektrischen Ladungen konsistent ohne Verletzung des Impuls- und Energieerhaltungssatzes mit den Mechanismen der Quantenfeldtheorie erklärt werden.
2. Entscheidend ist dabei allein der Zeitpunkt der gleichzeitigen Übernahme der ausgetauschten Gravitonen (bzw. der Photonen bei Ladungen), bei dem die Reaktion/Wechselwirkung real erfolgt.
3. Die Massen der zugehörigen Gravitonen der Fermionen mit positiven und negativen Massen besitzen jeweils das entgegengesetzte Vorzeichen. Dadurch bewirken sie bei der Austauschwechselwirkung durch Impulsübertragung auf das jeweilige Empfängerteilchen eine Anziehung zwischen Teilchen mit gleichartigen Massen (m und m bzw. -m und -m) und eine Abstoßung zwischen Teilchen mit ungleichartigen Massen (m und -m).
4. Mit negativen Masseteilchen kann sich damit negative Materie und mit positiven Masseteilchen positive Materie bilden, da sich gleichartige Massen anziehen und ungleichartige abstoßen. Da Materie aus Masseteilchen besteht und sich Massen mit +m und -m annihilieren, kann sich aus Materie mit positiver Masse und Materie mit negativer Masse keine neutrale Materie ohne Masse wie bei elektrischen Ladungen bilden, da bei Neutralisierung der Masse die Masse einschließlich der zugehörigen Energie komplett verschwindet und nicht wie bei der Neutralisierung der elektrischen Ladungen die Masse als ihr Ladungsträger zurückbleibt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Existenz der riesigen Menge an positiver Masse und Energie unseres Universums, die nur mit negativen Massen -m und der Abstoßung von m und -m ohne Verletzung der Naturgesetze mit den Mechanismen der Quantenfeldtheorie sowie dem Standardmodell der Elementarteilchen verstanden werden kann. Das bedeutet zusammenfassend:

1. Bei Vakuumfluktuationen können unter Erhaltung der Energie und des Impulses Paare von Antimassenteilchen mit jeweils positiver und negativer Masse entstehen. Die dabei entstehenden Masseteilchen mit +m und -m werden beim Austausch ihrer Gravitonen durch die dabei entstehenden Abstoßungskräfte auseinandergetrieben.
2. Da sich hingegen jeweils positive Massen und jeweils negative Massen untereinander anziehen, können sie eigene Welten bilden, die sich durch Abstoßung ständig voneinander entfernen und nie wieder rekombinieren können. Aus diesem Grund können keine realen negativen Massen in unserer positiven Welt nachgewiesen werden.
3. Nur auf diese Weise können Unmengen von realen Masseteilchen sowohl mit positiver und negativer Masse aus dem Nichts ohne Verletzung der Naturgesetze entstehen. Ebenso können nicht nur aus Elementarteilchen mit positiver Masse positive Universen wie unseres, sondern auch aus Elementarteilchen mit negativer Masse entsprechende negative Universen entstehen.
4. Universen mit negativer Materie -m sollten zu denselben Naturgesetzen wie auf unserer Welt mit +m führen, da sie denselben Mechanismen folgen. Also sollten sich auch negativen Universen ebenso wie unser Universum evolutionär entwickeln, sodass ihre Bewohner selbst nicht feststellen könnten, ob sie in einer Welt mit negativer oder positiver Masse leben.

Die erst in diesem Jahrhundert entwickelte Theorie des Higgsfeldes und der Higgsbosonen beschreibt, wie die Elementarteilchen des Standardmodells, die nach dieser Theorie ursprünglich keine Ruhmasse haben, ihre positive Masse erhalten. Dabei ist nicht bekannt, wer oder was vor der Masse dabei positive oder negative Ladung und Spin tragen könnte. Massen bedeuten allerdings auch immer wegen E=mc² Energie, weshalb für diesen Prozess, bei dem das Higgsfeld die Rolle der Vakuumfluktuationen übernimmt, ebenfalls eine paarweise Generation von negativer und positiver Masse erforderlich ist, denn nur dann gilt der Energieerhaltungssatz, weil dadurch die Summe aus negativer und positiver Energie unverändert null bleibt.

Trotz offener Fragen scheinen die Ergebnisse der Forschungsarbeiten zum Higgsfeld nicht im Widerspruch zu den in diesem Artikel beschriebenen Fakten zu negativen Massen und ihren Wechselwirkungen zu stehen, die auch die Grundannahmen des kürzlich erschienenen Artikels unter www.tabularasamagazin.de/hans-sixl-ursprung-der-materie-und-energie-unseres-universums/  bestätigen, die durch einfache Überlegungen aus dem Newtonschen Gravitationsgesetz und der Coulombwechselwirkung abgeleitet wurden.

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