Dark Matter Self-Interaction

Dunkle Materie ist ein mysteriöses Material, das etwa 27 % des Universums ausmacht und nicht direkt beobachtbar ist, da es keine elektromagnetische Strahlung emittiert. Um die Eigenschaften und die Natur der dunklen Materie zu verstehen, haben Wissenschaftler verschiedene Kandidaten vorgeschlagen, die diese Materie ausmachen könnten. Zu den prominentesten gehören:

• WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles): Diese hypothetischen Teilchen interagieren nur schwach mit normaler Materie und könnten in großen Mengen im Universum vorhanden sein.
• Axionen: Sehr leichte Teilchen, die aus bestimmten physikalischen Theorien hervorgehen und in der Lage sein könnten, die Eigenschaften der Dunklen Materie zu erklären.
• Sterile Neutrinos: Eine Form von Neutrinos, die nicht an den Standardwechselwirkungen teilnehmen, aber dennoch zur Gesamtmasse des Universums beitragen könnten.

Die Suche nach diesen Kandidaten erfolgt sowohl durch astronomische Beobachtungen als auch durch experimentelle Ansätze in Laboren, wo versucht wird, die dunkle Materie direkt nachzuweisen oder ihre Auswirkungen zu messen.

Der Edmonds-Karp Algorithmus ist ein spezifischer Implementierungsansatz des Ford-Fulkerson-Algorithmus zur Lösung des Maximum-Flow-Problems in Flussnetzwerken. Er verwendet die Breitensuche (BFS), um den maximalen Fluss von einer Quelle zu einer Senke zu finden, indem er wiederholt nach augmentierenden Pfaden sucht. Diese Pfade sind solche, die noch über Kapazitäten verfügen, um den Fluss zu erhöhen. Der Algorithmus hat eine Zeitkomplexität von $O(V \cdot E^2)$, wobei $V$ die Anzahl der Knoten und $E$ die Anzahl der Kanten im Netzwerk darstellt. Bei jedem Schritt wird der Fluss entlang des gefundenen Pfades erhöht, bis kein weiterer augmentierender Pfad mehr gefunden werden kann. Damit bietet der Edmonds-Karp Algorithmus eine effiziente Methode zur Bestimmung des maximalen Flusses in einem Netzwerk.

Die Efficient Frontier ist ein Konzept aus der modernen Portfoliotheorie, das von Harry Markowitz entwickelt wurde. Sie stellt die Menge von Portfolios dar, die für ein gegebenes Risiko den höchsten erwarteten Ertrag bieten oder umgekehrt für einen gegebenen Ertrag das geringste Risiko. Diese Portfolios sind effizient, weil sie optimal ausbalanciert sind und andere Portfolios, die nicht auf der Frontier liegen, in Bezug auf Rendite und Risiko unterlegen sind.

Mathematisch wird die Efficient Frontier häufig durch die Minimierung der Portfoliovarianz unter Beachtung einer bestimmten erwarteten Rendite dargestellt. Dabei wird die Varianz als Maß für das Risiko verwendet und die erwartete Rendite als Zielgröße. In einem zweidimensionalen Diagramm, in dem die x-Achse das Risiko (Standardabweichung) und die y-Achse die erwartete Rendite darstellt, erscheinen die effizienten Portfolios als eine gekrümmte Linie, die die besten Investitionsmöglichkeiten abbildet.

Die Prospect Theory ist ein Konzept aus der Verhaltensökonomie, das von Daniel Kahneman und Amos Tversky in den späten 1970er Jahren entwickelt wurde. Sie beschreibt, wie Menschen Entscheidungen unter Unsicherheit treffen, insbesondere wenn es um Gewinne und Verluste geht. Im Gegensatz zur traditionellen Erwartungsnutzentheorie postuliert die Prospect Theory, dass Menschen asymmetrisch auf Gewinne und Verluste reagieren: Sie empfinden Verluste als stärker und unangenehmer als Gewinne von gleicher Größe, was als Verlustaversion bekannt ist. Diese Theorie führt zu verschiedenen Verhaltensmustern, wie z.B. der Neigung, riskante Entscheidungen zu treffen, wenn es um potenzielle Verluste geht, während sie bei potenziellen Gewinnen oft konservativer agieren. Mathematisch wird die Prospect Theory durch eine Wertfunktion beschrieben, die steiler im Verlustbereich ist und eine konkave Form im Gewinnbereich hat, was die unterschiedliche Sensibilität für Gewinne und Verluste verdeutlicht.

Lempel-Ziv ist ein Begriff, der sich auf eine Familie von verlustfreien Datenkompressionsalgorithmen bezieht, die in den 1970er Jahren von Abraham Lempel und Jacob Ziv entwickelt wurden. Diese Algorithmen nutzen Wiederholungen in den Daten, um redundante Informationen zu eliminieren und die Größe der Datei zu reduzieren. Das bekannteste Beispiel aus dieser Familie ist der Lempel-Ziv-Welch (LZW) Algorithmus, der in Formaten wie GIF und TIFF verwendet wird.

Die Grundidee besteht darin, Wörter oder Muster in den Daten zu identifizieren und durch Referenzen auf bereits gesehene Muster zu ersetzen. Dies geschieht typischerweise durch die Verwendung eines Wörterbuchs, das dynamisch während der Kompression aufgebaut wird. Mathematisch ausgedrückt kann der Kompressionsprozess als eine Funktion $C: D \to C(D)$ definiert werden, wobei $D$ die ursprünglichen Daten und $C(D)$ die komprimierten Daten darstellt. Durch den Einsatz von Lempel-Ziv-Algorithmen können Daten signifikant effizienter gespeichert und übertragen werden.

Das Capital Asset Pricing Model (CAPM) ist ein fundamentales Konzept in der Finanzwirtschaft, das verwendet wird, um die erwartete Rendite eines Vermögenswerts zu bestimmen, basierend auf dessen Risiko im Vergleich zum Markt. Der Beta-Wert eines Vermögenswerts ist eine zentrale Komponente des CAPM und misst die Sensitivität der Rendite des Vermögenswerts im Verhältnis zur Rendite des Marktes. Er wird typischerweise durch die folgende Formel geschätzt:

Hierbei ist $R_i$ die Rendite des Vermögenswerts, $R_m$ die Rendite des Marktportfolios, $\text{Cov}$ die Kovarianz und $\text{Var}$ die Varianz. Ein Beta-Wert von 1 bedeutet, dass der Vermögenswert mit dem Markt korreliert, während ein Wert größer als 1 auf ein höheres Risiko hinweist und ein Wert kleiner als 1 auf ein geringeres Risiko. Die Schätzung des Betas erfordert historische Renditedaten und wird häufig über lineare Regression durchgeführt, wobei die Renditen des Vermögenswerts gegen die Renditen des Marktes plotiert werden.