Η θεωρία του Ηράκλειτου και η κβαντική φυσική

Η Μεγάλη Έκρηξη δεν έγινε ποτέ, λένε δύο αστροφυσικοί, υποστηρίζοντας ότι το σύμπαν υπήρχε από πάντα, όπως λέει ο Ηράκλειτος.

Η Μεγάλη Έκρηξη και η διαστολή του σύμπαντος, σύμφωνα με την κλασική θεωρία της φυσικής.

Η ΜΕΓΑΛΗ ΕΚΡΗΞΗ (Big Bang) είναι μια κοσμολογική θεωρία σύμφωνα με την οποία το σύμπαν δημιουργήθηκε από μια υπερβολικά πυκνή και θερμή κατάσταση, πριν από περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια.

Η υπόθεση αυτή στηρίζεται στη γενική θεωρία της Σχετικότητας που ανέπτυξε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, σύμφωνα με την οποία ένα σημείο με άπειρη πυκνότητα, γνωστό ως μοναδικότητα (singularity), άρχισε να διαστέλλεται στο πλαίσιο της Μεγάλης Έκρηξης, δημιουργώντας τον εξελισσόμενο τον κόσμο που μας περιβάλλει.

Το πρόβλημα με τη θεωρία αυτή είναι ότι δεν δίνει απαντήσεις για το τι συνέβη πριν ή την ίδια τη στιγμή “μηδέν” της Μεγάλης Έκρηξης.

Μια άλλη απορία είναι πώς το σύμπαν προήλθε από το μηδέν, όταν όλοι γνωρίζουμε ότι από το τίποτα παράγεται τίποτα.

Τώρα δύο αστροφυσικοί δίνουν μια νέα απάντηση στο αιώνιο ερώτημα για το πώς άρχισε ο κόσμος, απάντηση που εμπεριέχει σημαντικές φιλοσοφικές προεκτάσεις. Οι δύο αστροφυσικοί υποστηρίζουν ότι το Σύμπαν δεν αποτελεί προϊόν της Μεγάλης Έκρηξης αλλά ότι είναι αιώνιο, υπήρχε δηλαδή από πάντα.

Ο δρ. Αχμέτ Φαράζ Αλί, αστροφυσικός από το Πανεπιστήμιο Μπένχα της Αιγύπτου και ο καθηγητής Σαούρια Ντας από το Πανεπιστήμιο Λέθμπριτζ του Καναδά, με μια σειρά εξισώσεωνπαρουσιάζουν ένα αιώνιο σύμπαν χωρίς αρχή και τέλος. Σύμφωνα με το πόρισμα των δύο επιστημόνων, η Μεγάλη Έκρηξη, ως γεγονός και γενεσιουργός αιτία του κόσμου, δεν συνέβη ποτέ.

Το μοντέλο που προτείνουν οι δύο αστροφυσικοί συμπληρώνει τη γενική θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν με κβαντικές διορθώσεις, οι οποίες θα μπορούσαν επίσης να εξηγήσουν την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας.

Στην εργασία τους ο Αλί και ο Ντας χρησιμοποιούν τις ιδέες του Ντέιβιντ Μπομ (1917-1992), του κορυφαίου πυρηνικού φυσικού και φιλόσοφου, για να κάνουν μια σειρά κβαντικών διορθώσεων σε μια εξίσωση που αναπτύχθηκε από τον Ινδό φυσικό Amal Kumar Raychaudhuri (η λεγόμενη εξίσωση Raychaudhuri), συνδυάζοντας έτσι στοιχεία τόσο από την κβαντομηχανική όσο και από τη γενική θεωρία της Σχετικότητας. Ως αποτέλεσμα, πήραν ένα σύμπαν που έρχεται σε αντίθεση με την ιδέα του πληθωρισμού –την εκθετική διαστολή του σύμπαντος στις πρώτες στιγμές της ύπαρξής του– και το οποίο δεν υπήρξε ποτέ ως σημείο άπειρης πυκνότητας.

«Η μοναδικότητα (singularity) της Μεγάλης Έκρηξης είναι το πιο σοβαρό πρόβλημα της γενικής σχετικότητας, επειδή οι νόμοι της φυσικής φαίνεται να μην εφαρμόζονται εκεί», λέει ο Αλί.

Η σκοτεινή ενέργεια

Τι γίνεται όμως με τη σκοτεινή ενέργεια και η σκοτεινή ύλη; Στη φυσική κοσμολογία και την αστρονομία, η σκοτεινή ενέργεια είναι ένα υποθετικό είδος ενέργειας που εκτείνεται παντού στο σύμπαν και τείνει να επιταχύνει τη διαστολή του.

Πρόκειται για ένα άλλο άλυτο μυστήριο του σύμπαντος που έχει βασανίσει για καιρό τους επιστήμονες. Αν και έχει επιβεβαιωθεί ότι η σκοτεινή ύλη μαζί με τη σκοτεινή μορφή ενέργειας αποτελούν περίπου το 95% της συνολικής περιεκτικότητας του σύμπαντος, πολύ λίγα είναι γνωστά σχετικά με αυτά τα μυστηριώδη φαινόμενα.

Η σκοτεινή ύλη είναι αόρατη. Με τη χρήση όμως ενός βαρυτικού φακού, ικανού να κάμψει το φως που φτάνει από αυτά τα συμπλέγματα των γαλαξιών στο μάτι του παρατηρητή, παρουσιάζεται ένα δαχτυλίδι σκοτεινής ύλης που απεικονίζεται με ανοιχτό μπλε χρώμα. 

Εδώ το μοντέλο που προτείνουν οι Αλί και Ντας λέει ότι η σκοτεινή ενέργεια και η σκοτεινή ύλη μπορεί να προέρχονται από το συμπύκνωμα Bose-Einstein (BEC), μια κατάσταση της ύλης στην οποία σωματίδια παρουσιάζουν μακροσκοπικά κβαντικά φαινόμενα. Αυτό το συμπύκνωμα λέγεται ότι υπήρχε στο πρώιμο σύμπαν και ότι σχηματίστηκε από τα βαρυτόνια (gravitons) – υποθετικά σωματίδια που πλημμυρίζουν το σύμπαν και μεταφέρουν τη βαρύτητα, αλλά δεν έχουν μάζα.

Παρ’ όλο που το μοντέλο τους δεν αποτελεί μια πλήρη θεωρία κβαντικής βαρύτητας, περιέχει στοιχεία από την κβαντική μηχανική και τη γενική θεωρία της σχετικότητας, ενώ οι δύο ερευνητές εκτιμούν πως, ακόμη κι όταν διατυπωθεί μια πλήρης θεωρία που να ενοποιεί πλήρως τις δύο περιγραφές της φύσης, τα συμπεράσματά τους θα εξακολουθούν να ισχύουν.

Πάντως, πέρα από το ότι δεν θεωρεί τη Μεγάλη Έκρηξη μιας μοναδικότητας ως αφετηρία του Σύμπαντος, το νέο μοντέλο αποκλείει επίσης ότι το σύμπαν θα αρχίσει να συρρικνώνεται, καταλήγοντας σε ένα σημείο άπειρης πυκνότητας.

title

Η θέση του Ηράκλειτου

Με τη νέα θεωρία τους οι δύο φυσικοί επιστρέφουν σ’ εκείνο που είχε προτείνει ο Ηράκλειτος (535 – 475 π.Χ.), λέγοντας ότι «κόσμον τόνδε, τον αυτόν απάντων, ούτε τις θεών ούτε ανθρώπων εποίησεν, αλλά ην αεί και έστιν και έσται πυρ αείζωον, απτόμενον μέτρα και αποσβεννύμενον μέτρα».

Δηλαδή ότι το σύμπαν (κόσμος), με όλα όσα περιέχει μέσα του, δεν το έφτιαξε κανείς, ούτε θεός ούτε άνθρωπος, αλλά υπήρχε πάντα, υπάρχει και θα υπάρχει – μια φωτιά αιώνια ζωντανή που ανάβει με μέτρο και σβήνει με μέτρο.

Εν πρώτοις, ο Ηράκλειτος αποκαλεί το σύμπαν κόσμο, από το κοσμώ, διακοσμώ, δηλαδή στολίδι, προφανώς λόγω της αρμονίας και της τάξης που το διέπει, μια τάξη η οποία συμβαίνει όχι σύμφωνα με τον χρόνο, αλλά σύμφωνα με τη σκέψη: «ου κατά χρόνον είναι γεννητόν τον κόσμον, αλλά κατ’ επίνοιαν».

Η αρμονία αυτή είναι δυναμική (παλίντονος αρμονίη) και αφορά το σύνολο των όντων και των φαινομένων (και όχι μόνο των ουρανίων σωμάτων) τα οποία συγκροτούν αυτό που εμείς αποκαλούμε σύμπαν ή κόσμο. Το σύνολο αυτό δεν είναι απλό άθροισμα των στοιχείων του, αλλά χαρακτηρίζεται από μια συγκεκριμένη δομή στα πλαίσια της οποίας όλα τα επιμέρους στοιχεία κατέχουν μια λειτουργική θέση και συνδέονται δυναμικά και διαλεκτικά.

Για τον Ηράκλειτο, αλλά και τους άλλους Ίωνες στοχαστές και κοσμολόγους (Θαλής, Αναξίμανδρος, Αναξιμένης, Αναξαγόρας), όπως και για τους ατομικούς φιλοσόφους (Λεύκιππος, Δημόκριτος), ο κόσμος δεν έχει κανένα δημιουργό, ούτε θεό ούτε άνθρωπο.

Σε αντίθεση με τα μεταγενέστερα θρησκευτικά δόγματα που κυριάρχησαν στην ανθρώπινη σκέψη, η μη ύπαρξη θεού-δημιουργού είναι χαρακτηριστική θέση της αρχαίας ελληνικής σκέψης: οι θεοί δεν δημιούργησαν τον κόσμο, αλλά αποτελούν και αυτοί μέρος του. Ο ρόλος τους συνίσταται στο να τον διοικούν και να εγγυώνται την ευνομία και την ισορροπία του στο πλαίσιο ενός συστήματος συμπληρωματικών σχέσεων, με γενικό θα λέγαμε συντονιστή τον Δία.

Ο Ηρόδοτος μάλιστα ετυμολογεί τον όρο θεοί από το ρήμα τίθημι (θέτω), με την έννοια ότι είναι εκείνοι που θέτουν, δηλαδή καθορίζουν την ευταξία του κόσμου (2. 52, 3. 108).

Καθετί στο σύμπαν υπόκειται στην αρχή της δομημένης τάξης, με αποτέλεσμα να αντικρίζουμε γύρω μας αυτό που αποκαλούμε κόσμο. 

Πηγή: News media

Για να γεφυρώσει αυτή τη θεμελιακή διαφορά, η σύγχρονη φυσική πρότεινε τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, όπου δεν υπάρχει εμφανής θεός-δημιουργός. Το σύμπαν είναι αυτοδημιούργητο, εκπορεύεται όμως από μια αρχική αιτία γνωστή ως μοναδικότητα (singularity), κάτι που υποκρύπτει την παρουσία μιας υπερευφυΐας. Όπως είδαμε όμως η πρόταση αυτή αφήνει αναπάντητα πολλά ερωτηματικά που προσπαθεί τώρα να καλύψει η κβαντική φυσική με διορθωτικές προτάσεις.

Ούτε η έννοια της μοναδικότητας ήταν άγνωστη στους αρχαίους κοσμολόγους. Οι όροι μόνο διαφέρουν. Τότε την αποκαλούσαν Χάος. «Πρώτιστα Χάος γένετο», λέει ο Ησίοδος στηΘεογονία (116). Όμως και το πρωταρχικό αυτό Χάος (η άβυσσος που χάσκει) δεν είναι αυτοδημιούργητο. Από κάπου γεννήθηκε (γένετο), αλλά δεν ξέρουμε από πού.

Έτσι, η γενεσιουργός αιτία του κόσμου παραμένει άδηλη και σε αυτό ακριβώς το ερώτημα ο Ηράκλειτος δίνει μια σαφή όσο και ριζοσπαστική απάντηση: ο κόσμος είναι αυτοδημιούργητος, δεν έχει κανένα δημιουργό.

Η θέση αυτή είναι απόλυτα συνεπής με τον ορισμό του κόσμου ως διευθετημένου και δομημένου συνόλου: η ενέργεια του ποιείν δεν μπορεί να νοηθεί χωρίς την έννοια της τάξης και της διαρρύθμισης, η οποία όμως υπάρχει μόνο μέσα στον κόσμο.

Αν λοιπόν υποθέσουμε την ύπαρξη μια δύναμης ή οντότητας εκτός του κόσμου, η οποία και τον δημιούργησε, τότε αυτή, ως μη ανήκουσα στον κόσμο, δεν υπόκειται στην αρχή της δομημένης τάξης, και συνεπώς δεν μπορεί να έχει την ικανότητα του ποιείν, μια και αυτή προϋποθέτει τάξη και δομή.

πηγή-youmagazine.gr

Διαβάστε περισσότερα... »

Η σκοτεινή ενέργεια και τα τεράστια κοσμικά κενά

Το Σύμπαν διαστέλλεται και μάλιστα με επιταχυνόμενο ρυθμό χωρίς όμως να είναι γνωστή η γενεσιουργός αιτία αυτού του φαινομένου. Για το λόγο αυτό, επινοήθηκε από τους επιστήμονες η έννοια της σκοτεινής ενέργειας, μιας αγνώστου μορφής ενέργειας που αντιστοιχεί στο 72% περίπου της συνολικής μάζας και ενέργειας που εμπεριέχονται στο Σύμπαν. 

Ένα ποσοστό δυσθεώρητο αν αναλογιστεί κανείς πως όλο το ορατό Σύμπαν που παρατηρούμε με τα τηλεσκόπια μας δεν είναι παρά το 4.6% του συνόλου των πραγμάτων που υπάρχουν εκεί έξω, με το υπόλοιπο 23% να αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

Ένα από τα επικρατέστερα μοντέλα για την εξήγηση της σκοτεινής ενέργειας, είναι η ενσωμάτωσή αυτής της μορφής ενέργειας στις εγγενείς ιδιότητες του κενού χώρου, μία ιδέα που έχει εμφανιστεί ξανά στις εξισώσεις της φυσικής με τη μορφή της κοσμολογικής σταθεράς*.

Υπάρχουν όμως και πολλές άλλες ιδέες γύρω από την εξήγηση του φαινομένου της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος, με μία από αυτές να αναπτύσσεται στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης από τον ερευνητή Δρ. Μάρτιν Σαλέν και τους συνεργάτες τους. Η συγκεκριμένη ομάδα εργάζεται σε ένα μοντέλο όπου στην κοσμολογική σταθερά προστίθεται ένα νέο πεδίο, το οποίο επηρεάζει την πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας και σχετίζεται αντιστρόφως ανάλογα με την τοπική πυκνότητα της συνηθισμένης ύλης. [Topology and Dark Energy: Testing Gravity in Voids (Phys. Rev. Lett. 111, 241103 (2013)) (PDF)]

Ο συγκεκριμένος συλλογισμός οδηγεί στην παρατήρηση πως η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης, μεταβάλλεται με το χρόνο, αφού στα πρώιμα χρόνια της δημιουργίας του Σύμπαντος η πυκνότητα της ύλης ήταν πολύ μεγαλύτερη από τη σημερινή, και συνεπώς η επιρροή της σκοτεινής ενέργειας θα ήταν τότε μηδαμινή, σύμφωνα με τους ερευνητές. Όσο όμως το Σύμπαν διαστελλόταν και η πυκνότητα της ύλης μειωνόταν η σκοτεινή ενέργεια ξεκίνησε να διαδραματίζει ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο, με αποτέλεσμα σήμερα να επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος.

Το καλό νέο είναι πως η νέα αυτή θεωρία μπορεί να επαληθευθεί από παρατηρήσεις αφού προϋποθέτει πως μεγάλες και καθόλου πυκνές περιοχές στο Σύμπαν, τα κοσμικά κενά, θα πρέπει να συμπεριφέρονται διαφορετικά από ότι προβλέπουν θεωρίες που περιέχουν μόνο την κοσμολογική σταθερά. Για την ακρίβεια, όταν περιοχές με μεγάλη πυκνότητα όπως τα γαλαξιακά σμήνη συμπεριφέρονται ως βαρυτικοί φακοί, συγκεντρώνοντας την ακτινοβολία γύρω τους όπως και ένα μεγεθυντικός φακός συγκεντρώνει τις ακτίνες του Ήλιου, έτσι και τα κοσμικά κενά θα πρέπει να στρέφουν το φως μακριά όπως ένας κοίλος φακός, ένα φαινόμενο που μπορεί να παρατηρηθεί με τα σύγχρονα μέσα.

Μια ακόμη πρόβλεψη της θεωρίας είναι πως το γκραβιτόνιο*, το σωματίδιο που είναι υπεύθυνο για τη βαρύτητα, θα έχει και μία μικρή μάζα, κάτι που βρίσκεται σε ευθεία αντίθεση με τις σημερινές αντιλήψεις, και που σημαίνει πως εάν η συγκεκριμένη θεωρία ευσταθεί θα οδηγήσει σε μία νέα θεωρία βαρύτητας.

Θετικό στοιχείο για τους ερευνητές είναι πως τον περασμένο Σεπτέμβριο μία αστρονομική ομάδα είχε ανακοινώσει τα πρώτα ευρήματα απο-μεγένθυσης από κοσμικά κενά. Ωστόσο τα δεδομένα αυτά δεν είναι αρκετά για να βοηθήσουν τους επιστήμονες να αποφανθούν υπέρ της Γενικής Σχετικότητας ή υπέρ μιας θεωρίας με γκραβιτόνια που έχουν μάζα. Νέα όμως παρατηρητήρια και πειραματικές διατάξεις, όπως το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Ευκλείδης (Euclid) το οποίο αναμένεται να εκτοξευθεί το 2020, θα μπορέσουν να δώσουν οριστικές απαντήσεις στο πρόβλημα.

Λεξικό:Κοσμολογική Σταθερά: όρος που εισήγαγε ο Αϊνστάιν στις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας, ώστε αυτές να περιγράφουν ένα στατικό Σύμπαν, όπως όριζε η αντίληψη της εποχής. Όταν μετέπειτα ανακαλύφθηκε από τον Χαμπλ η διαστολή του Σύμπαντος, ο Αϊνστάιν την αποκάλεσε «το μεγαλύτερο λάθος της ζωής του». Μετά την ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας, η κοσμολογική σταθερά έχει επιστρέψει στο προσκήνιο.

Γκραβιτόνιο: Όλες οι δυνάμεις στη φύση φέρονται από τα αντίστοιχα σωματίδια. Το σωματίδιο που προκύπτει από τα βαρυτικά πεδία είναι το γκραβιτόνιο, το μόνο από τα στοιχειώδη σωματίδια που έχουν προβλεφθεί και δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί πειραματικά, εξαιτίας της χαμηλής ενέργειας της βαρύτητας σε σχέση με τις υπόλοιπες τρεις δυνάμεις (ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής και ισχυρή πυρηνική). Το σωματίδιο δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, έχει σπιν 2 και η Γενική Σχετικότητα προβλέπει πως έχει μηδενική μάζα.

πηγή-physicsgg.me

Διαβάστε περισσότερα... »

Ανίχνευσε σκοτεινή ύλη, το πείραμα LUX ;

H απάντηση στις 30 Οκτωβρίου

Οι επιστήμονες που χειρίζονται τον ανιχνευτή LUX (Large Underground Xenon – Μεγάλος Υπόγειος Ανιχνευτής Ξένου) στη νότια Ντακότα, ίσως τον πιο ευαίσθητο ανιχνευτή σκοτεινής ύλης του κόσμου, θα ανακοινώσουν τα αποτελέσματα της μέχρι τώρα έρευνάς τους, στις 30 Οκτωβρίου.

Είναι πιθανό να έχουν ανιχνευθεί τα υποθετικά – μέχρι στιγμής – σωματίδια WIMPs (Weakly Ιnteracting Μassive Particles), σωματίδια μεγάλης μάζας που αλληλεπιδρούν με την συνηθισμένη ύλη διαμέσου της ασθενούς αλληλεπίδρασης.

Τα WIMPs ίσως να είναι η αναζητούμενη σκοτεινή ύλη.

Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης χρονολογείται από τη δεκαετία του 1930, όταν ο αστρονόμος Fritz Zwicky (Φριτς Τσβίκι) παρατήρησε ότι οι γαλαξίες του γαλαξιακού σμήνους της Κόμης δεν κινούνταν σύμφωνα με τη νευτώνεια βαρύτητα.

Ο Zwicky ανακάλυψε ότι οι γαλαξίες του γαλαξιακού σμήνους της Κόμης, κινούνταν τόσο γρήγορα, που σύμφωνα με τους νευτώνειους νόμους της κίνησης, το σμήνος θα έπρεπε να διαλυθεί.

Η μόνη εξήγηση που σκέφτηκε για το γεγονός ότι το σμήνος διατηρείται ενωμένο και δεν διαλύεται, είναι ότι περιέχει εκατοντάδες φορές περισσότερη ύλη απ’ όση βλέπουμε με τα τηλεσκόπιά μας – αυτή που αποκαλούμε σήμερα σκοτεινή ύλη.

Μετά από πολλά χρόνια οι αστρονόμοι αντιλήφθηκαν ότι η μάζα και η βαρύτητα των σωμάτων που βλέπουμε στο Σύμπαν,δεν είναι αρκετή για να εξηγηθεί η κίνηση των γαλαξιών.

Έκτοτε έχει υπολογιστεί ότι η κανονική ύλη – από τους πλανήτες και τα άστρα μέχρι τους γαλαξίες – δεν αντιστοιχεί παρά μόνο στο 16% της ύλης στο Σύμπαν, ενώ το υπόλοιπο 84% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.
Η σκοτεινή ύλη γίνεται αντιληπτή λόγω της βαρυτικής της επίδρασης στους γαλαξίες, οι επιστήμονες όμως δεν έχουν ιδέα από τι αποτελείται.

Γνωρίζουν πάντως ότι δεν εκπέμπει, δεν ανακλά και δεν διαθλά την ακτινοβολία, γι’ αυτό και είναι κυριολεκτικά αόρατη.

Μια πρόταση για να εξηγηθεί το μυστήριο της σκοτεινής ύλης είναι τα σωματίδια WIMPs, σωματίδια μεγάλης μάζας τα οποία δεν αλληλεπιδρούν με τα άτομα ηλεκτρομαγνητικά και επομένως δεν είναι ορατά.

Σύμφωνα με τη θεωρία, όμως, τα WIMP αλληλεπιδρούν μέσω της βαρύτητας και της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, η οποία ευθύνεται για την ραδιενέργεια βήτα.

Τα WIMPs θεωρητικά θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με τους πυρήνες των ατόμων ξένου μέσα στον ανιχνευτή LUX, και επομένως να ανιχνευθούν.

Τελευταία έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος ανταγωνισμός μεταξύ των πειραμάτων που προσπαθούν να ανιχνεύσουν σκοτεινή ύλη, όπως το πείραμα DAMA/LIBRA (Dark Matter Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes) στο Gran Sasso ή το πείραμα AMS (Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που έδωσε κάποιες ενδείξεις σκοτεινής ύλης
ή το πείραμα CDMS ΙΙ (Cryogenic Dark Matter Search), που τον περασμένο Απρίλιο ανακοίνωσε ότι οι υπόγειοι ανιχνευτές του εντόπισαν τρία «σήματα», που πιθανώς να οφείλονται στη σκοτεινή ύλη.

Και τώρα έρχεται το πείραμα LUX και η ανακοίνωση στις 30 Οκτωβρίου που δημιουργεί προσδοκίες για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης.

Μέχρι και δημοσκοπήσεις (motls.blogspot.gr/2013/10/lux-dark-matter-event-october-30th.html) πραγματοποιούνται στο διαδίκτυο σχετικά με το αν το LUX ανίχνευσε σωματίδια σκοτεινής ύλης και σε ποιο εύρος ενεργειών !

Τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα της ψηφοφορίας είναι αρνητικά ως προς την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης


www.nature.com

πηγή-physicsgg.me

Διαβάστε περισσότερα... »

Σκοτεινή ενέργεια και η παράμετρος w

Είναι γνωστό πως το σύμπαν όχι μόνο διαστέλλεται, αλλά διαστέλλεται επιταχυνόμενα.

Η ανακάλυψη της επιτάχυνσης του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος, έγινε το 1998, από τους τους Saul Perlmutter, Brian Schmidt και Adam Riess, με την παρατήρηση των σουπερνόβα τύπου Ιa (βραβείο Nobel φυσικής 2011).

Οι κοσμολόγοι αποδίδουν την επιταχυνόμενη διαστολή σ’ αυτό που αποκαλούν σκοτεινή ενέργεια.

Το σύμπαν συνίσταται κυρίως από σκοτεινή ενέργεια. Η σκοτεινή ύλη και η γνωστή μας ύλη, αποτελούν θλιβερή μειοψηφία.

Η σκοτεινή ενέργεια συνδέεται με την περίφημη κοσμολογική σταθερά Λ που εισήγαγε αρχικά ο Einstein στις εξισώσεις του και στη συνέχεια την απέσυρε.

(διαβάστε σχετικά: «Το λάθος του Einstein: νόμισε ότι έκανε λάθος»)

Πριν από μερικές ημέρες δημοσιεύθηκε στον ιστότοπο arXiv μια εργασία με τίτλο “Cosmological Constraints from Measurements of Type Ia Supernovae discovered during the first 1.5 years of the Pan-STARRS1 Survey”, στην οποία περιγράφεται η έρευνα και τα αποτελέσματα του πειράματος Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System).
Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από τις παρατηρήσεις 146 σουπερνόβα τύπου Ia, που έγιναν στο χρονικό διάστημα από το 2009 έως 2011, εκτιμήθηκε ότι η τιμή της αδιάστατης κοσμολογικής παραμέτρου w είναι:

Τι σημαίνει το νούμερο αυτό;

Σύμφωνα με τις δηλώσεις του Armin Rest από το STScI (Space Telescope Science Institute) στη Βαλτιμόρη: «εάν η παράμετρος w έχει αυτή την τιμή, τότε το απλούστερο μοντέλο που θα εξηγούσε τη σκοτεινή ενέργεια είναι λάθος», προειδοποιώντας όμως ότι: «πρόκειται για προκαταρκτικά αποτελέσματα και είναι ακόμη νωρίς να πούμε ότι βρήκαμε πράγματι κάποια διαφορά», από την αναμενόμενη τιμή της παραμέτρου .

Όμως, τι είναι η αδιάστατη παράμετρος w;

Για να πάρουμε μια ιδέα, ας ξεκινήσουμε από κάτι εύκολο …
την καταστατική εξίσωση των ιδανικών αερίων: .Η καταστατική εξίσωση μπορεί να γραφεί επίσης και ως , όπου η πυκνότητα μάζας,  η γραμμομοριακή μάζα του ιδανικού αερίου, ενώ η ποσότητα σχετίζεται με την μέση τιμή των τετραγώνων των ταχυτήτων των σωματιδίων.

Χρησιμοποιώντας την εξίσωση ισοδυναμίας μάζας ενέργειας, αν συμβολίζει την ενεργειακή πυκνότητα, τότε η πυκνότητα μάζας γράφεται  και η καταστατική εξίσωση παίρνει την μορφή
 

H παράμετρος για το ιδανικό αέριο που εξετάζουμε τείνει προς το μηδένδεδομένου ότι οι μέση τιμή των τετραγώνων των ταχυτήτων στις συνήθεις θερμοκρασίες είναι πολύ μικρότερες από το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός.

Μια τέτοια καταστατική εξίσωση μπορεί να κατασκευαστεί και για το περιεχόμενο του σύμπαντος, που σε μια πρώτη προσέγγιση μπορεί να θεωρηθεί ως ένα ομογενές και ισότροπο ρευστό,
το οποίο περιγράφεται από την πυκνότητα ενέργειας , την πίεση και την θερμοκρασία .

Το ρευστό που αποτελεί το περιεχόμενο του σύμπαντος, αλλάζει από περίοδο σε περίοδο κατά την χρονική του εξέλιξη. Μπορεί κάποια περίοδο να είναι με καλή προσέγγιση μη σχετικιστική ύλη, ενώ σε άλλη να είναι ακτινοβολία.
Οι διάφορες μορφές της ύλης και της ενέργειας θα ικανοποιούν μια καταστατική εξίσωση του ρευστού.

Χρησιμοποιώντας ως καταστατική εξίσωση, την εξ. (1) παίρνουμε: 

Σύμφωνα με την παραπάνω εξίσωση, η αδιάστατη παράμετρος w, είναι το πηλίκο της πίεσης προς την ενεργειακή πυκνότητα.

Όταν χρησιμοποιείται η παραπάνω εξίσωση στην κοσμολογία, τότε ισχύει:

για την μη σχετικιστική ύλη,

για την ακτινοβολία

και για την σκοτεινή ενέργεια που κυριαρχεί στο σύμπαν.

Και οι νέες μετρήσεις του πειράματος Pan-STARRS, δίνουν για την αδιάστατη παράμετρο, .

Όμως ένα μόνο πείραμα και με αυτή την απόκλιση της παραμέτρου w, μάλλον δεν αρκεί – προς το παρόν – για την αμφισβήτηση της σκοτεινή ενέργειας.

πηγή-physicsgg.me

Διαβάστε περισσότερα... »

Εντοπίστηκαν σωματίδια σκοτεινής ύλης;

Ενα από τα μεγαλύτερα μυστικά του σύμπαντος ίσως οδεύει προς τη λύση του, αφού αισθητήρες του ISS εντόπισαν υποσχόμενες ενδείξεις

ΠΕΡΙ ΣΚΟΤΕΙΝΗΣ ΥΛΗΣ, ΟΡΑΤΕ:

-ΕΔΩ

-ΕΔΩ

-ΕΔΩ

NASA.GOV

Τα σωματίδια εντός των κοσμικών ακτινών που εντοπίστηκαν τους πρώτους 15 μήνες λειτουργίας του AMS ήταν σε υψηλές ποσότητες και έφεραν ενέργειες που ταιριάζουν στη θεωρία για την σκοτεινή ύλη, αλλά τα ευρήματα δεν ήταν τόσο ισχυρά ώστε να αποκλείσουν άλλες εξηγήσεις.


Το Μαγητικό Φασματόμετρο Άλφα (AMS) του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού (ISS) εντόπισε σωματίδια που είναι αρκετά πιθανό να έχουν παραχθεί από «σκοτεινή ύλη», τη μυστηριώδη «κοσμική κόλλα» που αναλογεί σε ποσοστό 26,8% του σύμπαντος.

Το φασματόμετρο, το οποίο κόστισε περισσότερο από 1,5 δισεκατομμύρια ευρώ, είναι τοποθετημένο στο εξωτερικό του διαστημικού σταθμού και σαρώνει συνεχώς κοσμικές ακτίνες (κύματα φορτισμένων σωματιδίων) σε αναζήτηση αποδείξεων για τη σκοτεινή ύλη.

Η επικρατούσα θεωρία για τη σκοτεινή ύλη είναι ότι συγκρατεί τους γαλαξίες και προσδίδει δομή στο σύμπαν, αλλά η παρατήρησή της εμφανίζει μεγάλες δυσκολίες, καθώς είναι αόρατη και δεν αντιδρά με το φως ή κάποια άλλη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ο μόνος τρόπος εξαγωγής συμπερασμάτων για την ύπαρξη και τις ιδιότητές της είναι διάφορα βαρυτικά φαινόμενα πάνω σε ορατή ύλη, ακτινοβολία ή μεγάλες δομές του σύμπαντος.

Το πείραμα AMS, το οποίο είναι το ακριβότερο που έχει διεξαχθεί ποτέ στο διάστημα, σχεδιάστηκε με σκοπό να εντοπίσει υψηλούς αριθμούς ποζιτρονίων, σωματιδίων που πιστεύεται ότι παράγονται σε μεγάλες ποσότητες όταν δύο σωματίδια σκοτεινής ύλης συγκρούονται.

YOUTUBE/EURONEWSGREEK
NASA - CERN: Απαντήσεις για τη μυστηριώδη «σκοτεινή ύλη»Πιο κοντά στην επίλυση ενός από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος πιστεύουν πως βρίσκονται οι επιστήμονες της NASA και του CERN. Με τη βοήθεια του υπερσύγχρονου ανιχνευτή Αλφα Μαγνητικού Φασματόμετρου, εκτιμούν πως συγκέντρωσαν ενδείξεις για την ύπαρξη της λεγόμενης σκοτεινής ύλης. 

Ο νομπελίστας φυσικός Σάμιουελ Τίνγκ δήλωσε: «Είμαι βέβαιος ότι σε βάθος χρόνου, αφού θα είμαστε στο Διαστημικό Σταθμό για όλη τη διάρκεια ζωής του, θα μπορέσουμε να λύσουμε το πρόβλημα». Στην περίπτωση που επιβεβαιωθεί, η ανακάλυψη θεωρείται κορυφαία διότι θα είναι η πρώτη επιβεβαίωση για την ύπαρξη αυτής της ασύλληπτης, μέχρι σήμερα, μορφής ύλης.

Η απόδειξη ότι τα ποζιτρόνια προέρχονται από τέτοιες συγκρούσεις θα δώσει τη δυνατότητα στους φυσικούς να μετρήσουν τη μάζα των σωματιδίων σκοτεινής ύλης και να ανοίξουν το δρόμο για την τεχνητή αναπαραγωγή τους στο εργαστήριο.

Τα σωματίδια εντός των κοσμικών ακτινών που εντοπίστηκαν τους πρώτους 15 μήνες λειτουργίας του AMS ήταν σε υψηλές ποσότητες και έφεραν ενέργειες που ταιριάζουν στη θεωρία για την σκοτεινή ύλη, αλλά τα ευρήματα δεν ήταν τόσο ισχυρά ώστε να αποκλείσουν άλλες εξηγήσεις.

Η επικρατέστερη από τις εναλλακτικές θεωρίες υποστηρίζει ότι ο υψηλός αριθμός ποζιτρονίων οφείλεται σε περιστρεφόμενους αστέρες νετρονίων με ισχυρό μαγνητικό πεδίο, γνωστούς ως πάλσαρ. Σύμφωνα με τον εκπρόσωπο του AMS, δρ. Σάμιουελ Τινγκ, οι επιστήμονες έχουν την πεποίθηση πως το AMS θα δώσει σύντομα οριστική απόδειξη της μίας ή της άλλης εξήγησης.

Το επόμενο βήμα της ερευνητικής ομάδας είναι να προσδιορίσει το ακριβές επίπεδο ενέργειας στο οποίο τα ποζιτρόνια σταματούν να εμφανίζονται. Αυτό το στάδιο αναμένεται να διαρκέσει δύο ή τρία χρόνια, προκειμένου το στατιστικό δείγμα να είναι αξιόπιστο.

πηγή-naftemporiki.gr

Διαβάστε περισσότερα... »

Η Χιγκσογένεση (Higgsogenesis), απαντά στα ερωτήματα…

Γιατί η ύλη επικράτησε της αντιύλης; 

Γιατί η σκοτεινή ύλη αποτελεί το 85% της ύλης, που περιέχεται στο Σύμπαν;

Σύμφωνα με τα προγνωστικά των βραβείων Nobel πιθανοί νικητές για το Nobel φυσικής – που θα ανακοινωθεί την επόμενη εβδομάδα – είναι οι François Englert καιPeter Higgs για την θεωρητική πρόβλεψη του μποζονίου Higgs, του οποίου ηπειραματική ανίχνευση έγινε το καλοκαίρι του 2012 από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC).

Η αναμφισβήτητη πλέον ύπαρξη του μποζονίου Higgs, με μάζα 126 GeV, προσαρμόζεται σε διάφορες θεωρίες από τους φυσικούς. Έτσι σε μια εργασία που δημοσιεύεται στο Physical Review Letters, των ερευνητών Sean Tulin του πανεπιστημίου του Michigan καιGéraldine Servant του Καταλανικού ινστιτούτου έρευνας και προχωρημένων σπουδών στην Barcelona, υποστηρίζεται πως το σωματίδιο Higgs θα μπορούσε να δώσει απαντήσει σε βασικά κοσμολογικά προβλήματα.

Οι δυο φυσικοί προτείνουν ότι το σωματίδιο Higgs είχε ρόλο κλειδί στο πρώιμο Σύμπαν και θα μπορούσε να εξηγήσει την ασυμμετρία που παρατηρείται σήμερα στη φύση μεταξύ ύλης και αντιύλης, καθώς επίσης και την μυστηριώδη σκοτεινή ύλη που αποτελεί τα πέντε έκτα της ύλης που υπάρχει σήμερα στο Σύμπαν.

Σύμφωνα με την παραπάνω εργασία η ύπαρξη του αντι-Higgs (το αντίστοιχο σωματίδιο αντιύλης του μποζονίου Higgs) στις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης θα μπορούσε να εξηγήσει την επικράτηση της ύλης στο σημερινό Σύμπαν.

Σημειώνεται ότι σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν απαγορεύεται η ύπαρξη του αντι-Higgs στο πρώιμο Σύμπαν. Το Higgs αλληλεπιδρά με την συνηθισμένη ύλη και η ασυμμετρία στον αριθμό σωματιδίων Higgs και αντι-Higgs θα μπορούσε να μεταφραστεί σε μια ασυμμετρία μεταξύ της ποσότητας ύλης και αντιύλης.

Ο μηχανισμός που προτείνουν στο μοντέλο τους οι δυο ερευνητές ονομάζεταιHiggsogenesis (Χιγκσογένεση όπως βαρυογένεση, το όνομα της διαδικασίας δημιουργίας των βαρυονίων στο πρώιμο Σύμπαν).

Επιπλέον στην ίδια εργασία οι ερευνητές Tulin και Servant, δείχνουν πως αν το σωματίδιο Higgs αλληλεπιδρά με τη σκοτεινή ύλη – για παράδειγμα αν υπάρχει διαδικασία διάσπασης του Higgs προς σωματίδια σκοτεινής ύλης – τότε θα μπορούσε να εξηγηθεί η αναλογία της σκοτεινής ύλης προς την συνηθισμένη ύλη που παρατηρείται σήμερα στο Σύμπαν.

Το αν διασπάται το μποζόνιο Higgs σε σωματίδια σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να επιβεβαιωθεί έμμεσα από τον LHC στα πειράματα των επόμενων ετών. Μπορεί οι ανιχνευτές του LHC να μην μπορούν να ταυτοποιήσουν σωματίδια σκοτεινής ύλης, αν όμως ένας αριθμός των σωματιδίων Higgs που αναμένεται να παραχθούν εξαφανίζονται μυστηριωδώς, τότε θα μπορούσαν να μετατρέπονται σε σωματίδια σκοτεινής ύλης.

Οι Tulin και Servant δεν είναι οι μόνοι που χρησιμοποιούν την έννοια της Χιγκσογένεσης για την επίλυση κοσμολογικών αινιγμάτων. Το ίδιο κάνουν για παράδειγμα και οι Sacha Davidson et al στην εργασία τους με τίτλο «Baryogenesis through split Higgsogenesis», όπως επίσης και άλλοι ερευνητές.

πηγή - Physicsgg

Διαβάστε περισσότερα... »

Περί της Σκοτεινής Ύλης του Σύμπαντος (με βιβλιογραφία - links)

Επιμέλεια - έρευνα: Δρ Δημήτρης Περδετζόγλου

Καθώς η φύση της σκοτεινής ύλης παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης επιστήμης, αυτή τη στιγμή λαμβάνουν χώρα ένα μεγάλο πλήθος από διαφορετικά πειράματα σε όλο το πλανήτη, αλλά και στο διάστημα, με σκοπό την ανίχνευση των λεγόμενων «σκοτεινών σωματιδίων».

Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης δεν έχει επιβεβαιωθεί με άμεσο εντοπισμό κάποιου σωματιδίου, ωστόσο βασίζεται κυρίως σε αστρονομικές παρατηρήσεις. 

Σύμφωνα με την άποψη της πλειοψηφίας των επιστημόνων, το Σύμπαν που αντιλαμβανόμαστε αποτελεί μονάχα το 4% του τι πραγματικά υπάρχει εκεί έξω. 

Το υπόλοιπο 23% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη, η οποία δεν αλληλεπιδρά με την ύλη που γνωρίζουμε, ενώ το υπόλοιπο 73% είναι μια μορφή ενέργειας που ευθύνεται για την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος, της οποίας την προέλευση επίσης δε γνωρίζουμε και για αυτό την αποκαλούμε και αυτή σκοτεινή.

Νωρίτερα αυτό το χρόνο υπήρξαν ενδείξεις πως ίσως τα σκοτεινά σωματίδια να έχουν ελαφρύτερη μάζα από αυτή που πιστεύαμε. Οι εικασίες για τη μάζα των σωματιδίων που απαρτίζουν τη σκοτεινή ύλη σχετίζεται κυρίως με τη θεωρία της υπερσυμμετρίας, η οποία αντιστοιχεί σε κάθε γνωστό σωματίδιο ένα άλλο υπερ-εταίρο. 

Τα υπερσωματίδια αυτά είναι από τους πιο πιθανούς υποψήφιους για τη σκοτεινή ύλη και συνήθως αποκαλούνται βαριά, εξαιτίας της σχετικά μεγάλης μάζας τους. Ωστόσο ίσως υπάρχουν και άλλες εκδοχές για την προέλευση της σκοτεινής ύλης που δε σχετίζονται με την υπερσυμμετρία, το οποίο να επιτρέπει στα σωματίδια αυτά να είναι αντίστοιχα με τα κοινά σωματίδια. 

«Δε γνωρίζουμε, θα μπορούσε να υπάρχει και ελαφριά και βαριά σκοτεινή ύλη», λέει ο φυσικός Dan Bauer, υπεύθυνος του πειράματος CDMS (Cryogenic Dark Matter Search).
Το CDMS II που λαμβάνει χώρα αυτό τον καιρό στο ορυχείο Soudan, στη βόρεια Μινεσότα περιλαμβάνει μια σειρά από ανιχνευτές παγωμένους σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, βαθιά μέσα στο έδαφος ώστε να μην επηρεάζονται από την ακτινοβολία του περιβάλλοντος.

 Τα άτομα που βρίσκονται σε παγωμένους κρυστάλλους στέκονται σχεδόν ακίνητα, κι έτσι είναι πιο εύκολο να ανιχνευθεί πότε διαταράσσονται. Αν ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης χτυπήσει ένα άτομο του ανιχνευτή του CDMS, θα απελευθερωθεί ένα ποσό ενέργειας που θα εντοπισθεί από τις ηλεκτρονικές διατάξεις.

Ωστόσο, όσο πιο ελαφριά είναι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης, τόσο μικρότερη και η διαταραχή, και συνεπώς πιο δύσκολος ο εντοπισμός του σωματιδίου. Για το λόγο αυτό έγιναν κάποιες βελτιώσεις στους ανιχνευτές, και πλέον το CDMSlite είναι εξοπλισμένο με ενισχυτές σήματος, οι οποίοι χρησιμοποιώντας 17 φορές μεγαλύτερη ισχύ είναι ικανοί να ανιχνεύσουν σωματίδια ακόμη και πιο ελαφριά από 6 GeV (συγκριτικά το πρωτόνιο είναι λίγο ελαφρύτερο από 1 GeV), κάνοντάς το CDMS το πιο ευαίσθητο πείραμα στον κόσμο για την ανίχνευση σκοτεινών σωματιδίων.

«Μελετάμε περιοχές που δεν έχουν ελεγχθεί νωρίτερα», λέει ο Jeter Hall, εμπνευστής της πατέντας στο CDMSlite. Ενώ πάντως το CDMS ενδιαφέρεται για την εκδοχή των ελαφριών σκοτεινών σωματιδίων, δεν παύει να κοιτάζει και για βαρύτερα σωματίδια. «Πρέπει να σκεφτούμε όλο το εύρος των δυνατοτήτων, ειδικά εάν σκεφτούμε πόσα λίγα γνωρίζουμε για τις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης», εξηγεί ένας ακόμη φυσικός του πειράματος, ο Richard Partridge.

Οι ερευνητές πάντως θα χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία που αναπτύχθηκε για το CDMSlite και στη νέα εκδοχή του πειράματος, σε ένα ορυχείο βάθους 1,6 χιλιομέτρων στο SNOLAB του Καναδά, σπρώχνοντας τα όρια των ανιχνευτών ακόμη παραπέρα. Για την ώρα, οι προσπάθειες για τον απευθείας εντοπισμό σωματιδίων σκοτεινής ύλης εντείνεται.

πηγή

Νέα απλή θεωρία ίσως εξηγεί τη σκοτεινή ύλη

Σε ένα άρθρο με τίτλο «Ανάπολα Σκοτεινής Ύλης», που δημοσιεύεται στο περιοδικό Physics Letters B, δύο θεωρητικοί φυσικοί του πανεπιστημίου Vanderbilt των ΗΠΑ, ο καθηγητής Robert Scherrer και ο Δρ. Chiu Man Ho προτείνουν μια εναλλακτική θεωρία για την εξήγηση του φαινομένου της σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με αυτούς, η σκοτεινή ύλη μπορεί να αποτελείται από σωματίδια Μαχοράνα, μια κατηγορία σωματιδίων που έχει προβλεφθεί από τη δεκαετία του ΄30, αλλά δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί.

Σκοτεινή ύλη

Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Ελβετό αστρονόμο Fritz Zwicky το 1933, για να εξηγήσει την ανωμαλία στην περιστροφή των γαλαξιών γύρω από το κέντρο τους, καθώς οι μετρήσεις έδειχναν πως τα αστέρια που ήταν μακριά από το γαλαξιακό κέντρο, είχαν ταχύτητες πολύ μεγαλύτερες από αυτές που μπορούσε να εξηγήσει η ορατή ποσότητα ύλης στον κάθε γαλαξία.
Με τις σημερινές μετρήσεις πιστεύουμε πως η σκοτεινή ύλη αποτελεί σχεδόν το 85% της ύλης στο Σύμπαν, με το υπόλοιπο 15% να αντιστοιχεί στην ορατή ύλη που βλέπουμε γύρω μας. Το όνομα «σκοτεινή» αναφέρεται στο γεγονός πως δεν μπορούμε να την παρατηρήσουμε με τα τηλεσκόπιά μας, και συνεπώς πιστεύουμε πως δεν αλληλεπιδρά με το φώς.

Εικάζουμε λοιπόν την ύπαρξή της με έμμεσο τρόπο, παρατηρώντας τον αντίκτυπο που έχει στην ορατή ύλη. Αστρονομικές παρατηρήσεις έχουν επίσης σχεδόν αποκλείσει το ενδεχόμενο τα σωματίδια σκοτεινής ύλης να φέρουν ηλεκτρικό φορτίο.

Φερμιόνια Μαχοράνα και μαγνητικά ανάπολα

Οι δύο θεωρητικοί φυσικοί, εξετάζουν το ενδεχόμενο τα σωματίδια σκοτεινής ύλης να είναι φερμιόνια Μαχοράνα, μια μυστηριώδης κατηγορία σωματιδίων που ονομάστηκαν έτσι από τον Ιταλό φυσικό Ετόρε Μαχοράνα ο οποίος και τα πρότεινε λίγα χρόνια πριν εξαφανιστεί από προσώπου γης, το 1938, σε μια ιστορία που έχει προκαλέσει τη φαντασία πολλών ερευνητών.

Μια ενδιαφέρουσα ιδιότητα αυτών των σωματιδίων είναι πως ενώ είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, μπορούν να αποκτήσουν τις ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες ενός ανάπολου.

Πρόκειται για ένα είδος μαγνητισμού, που προβλέφθηκε το 1958 από το σοβιετικό φυσικό Yakov Zel’dovich, και έχει παρατηρηθεί στους πυρήνες βαριών ατομικών στοιχείων όπως ισότοπα του καισίου.

Ενώ σωματίδια με κοινές ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες αλληλεπιδρούν με ηλεκτρομαγνητικά πεδία ακόμη και όταν είναι ακίνητα, τα σωματίδια που φέρουν ανάπολα πεδία πρέπει να κινούνται, και μάλιστα όσο μεγαλύτερη η ταχύτητά τους, τόσο μεγαλύτερη και η αλληλεπίδραση μεταξύ τους.

Ως αποτέλεσμα, τα ανάπολα σωματίδια θα ήταν πολύ πιο ενεργά στα πρώιμα στάδια της εξέλιξης του Σύμπαντος, όταν αυτό ήταν ακόμη πολύ θερμό και κινητικό, και λιγότερο ενεργά αργότερα, όταν το Σύμπαν διαστελλόταν και κρύωνε.

Έτσι, τα σωματίδια που προτείνουν οι Ho και Scherrer, εξαυλώθηκαν κατά κύριο λόγο στις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις στο νεαρό Σύμπαν, και τα υπόλοιπα που απέμειναν από εκείνες τις συγκρούσεις αποτελούν τη σκοτεινή ύλη που βλέπουμε σήμερα. Επειδή η σκοτεινή ύλη κινείται σήμερα με πολύ μικρότερες ταχύτητες, τα σωματίδια αυτά δεν αλληλεπιδρούν πολύ με την υπόλοιπη ύλη, διαφεύγοντας μέχρι σήμερα τον απευθείας εντοπισμό τους.

πηγή

Οι πρώτες ενδείξεις για τη σκοτεινή ύλη;

Τα πρώτα αποτελέσματα του Αλφα Μαγνητικού Φασματόμετρου που έχει αναλάβει την ανίχνευσή της ανακοινώθηκαν στη Γενεύη

Η σκοτεινή ύλη υπολογίζεται ότι αντιστοιχεί στο 86% της μάζας του Σύμπαντος, ως τώρα όμως παραμένει ασύλληπτη από 

Οι πρώτες σαφείς ενδείξεις – αλλά όχι απτές αποδείξεις – για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, της υποθετικής αλλά ως τώρα αόρατης μορφής ύλης που φαίνεται να αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος, παρουσιάστηκαν από διεθνή ομάδα επιστημόνων. Τα στοιχεία έρχονται από το Αλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο (Alpha Magnetic Spectrometer – AMS), το «σούπερ» όργανο που έχει εγκατασταθεί στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό με αποστολή την ανίχνευση της κοσμικής ακτινοβολίας για τον εντοπισμό «εξωτικών» μορφών ύλης.

Όπως είχε προαναγγελθεί τον περασμένο Φεβρουάριο, τα πρώτα και πολυαναμενόμενα αποτελέσματα του AMS – το οποίο έχει αποκτήσει επίσης το παρατσούκλι «ο LHC του Διαστήματος» – ανακοινώθηκαν τελικά από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN) στη Γενεύη.

Η σχετική μελέτη, η οποία θα δημοσιευθεί στην επιθεώρηση «Physical Review Letters», αναφέρει ότι το φασματόμετρο ανίχνευσε στην κοσμική ακτινοβολία εκατομμύρια ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια (τα αντισωμάτια των ηλεκτρονίων) σε μια αναλογία ύλης-αντιύλης η οποία φαίνεται να προκύπτει από τη σύγκρουση – ή εξουδετέρωση – των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης, υποδηλώνοντας για πρώτη φορά την ύπαρξή της.

«Πρόκειται για μια ένδειξη, αλλά σε καμία περίπτωση δεν πρόκειται για απόδειξη» τόνισε ο νομπελίστας φυσικός Σάμιουελ Τινγκ, «πατέρας», του AMS και εκπρόσωπος του πειράματος, ο οποίος έκανε τη σχετική ανακοίνωση σε σεμινάριο που πραγματοποιήθηκε στην έδρα του CERN. Αν και τίποτε ως τώρα δεν είναι απολύτως βέβαιο, η ανακάλυψη θεωρείται σημαντική καθώς, σε περίπτωση που επιβεβαιωθεί, θα αποτελεί την πρώτη «ματιά» των επιστημόνων σε αυτή την ως τώρα ασύλληπτη μορφή ύλης.

Η μεγαλύτερη καταγραφή

Σύμφωνα με τη θεωρία, αν η μυστηριώδης σκοτεινή ύλη υπάρχει, τα σωματίδιά της συγκρούονται μεταξύ τους καθώς συναντιούνται στο Διάστημα και αλληλοεξουδετερώνονται. Αν αυτό ισχύει, τότε θα πρέπει να διασπώνται σε ίσο αριθμό ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων, γεγονός το οποίο θα πρέπει να οδηγεί σε αύξηση του συνολικού αριθμού των ποζιτρονίων της κοσμικής ακτινοβολίας σε σχέση με τα ηλεκτρόνια.

Τα αποτελέσματα που ανακοινώθηκαν βασίζονται στην καταγραφή από το AMS περίπου 25 δισ. «γεγονότων» μέσα σε ενάμιση χρόνο, εκ των οποίων τα 6,8 εκατομμύρια αντιστοιχούν σε ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται 400.000 ποζιτρόνια με ενέργειες από 0,5 ως 350 γιγαηλεκτρονιοβόλτ (GeV) – ο μεγαλύτερος αριθμός σωματιδίων αντιύλης που έχει καταγραφεί ποτέ στο Διάστημα.

Η αναλογία ποζιτρονίων που καταγράφηκε από το AMS βρίσκεται σύμφωνα με τους ερευνητές σε απόλυτη συμφωνία με τη θεωρία για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η αναλογία ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων αυξάνεται ελαφρά στις ενέργειες από 10-250 GeV, ενώ η αύξηση αυτή μειώνεται κατά μια τάξη μεγέθους στις ενέργειες επάνω από 20-250 GeV. Παράλληλα δεν παρατήρησαν κάποια σημαντική μεταβολή με τον χρόνο ενώ είδαν ότι τα σωματίδια δεν φαίνονται να έρχονται από μια συγκεκριμένη κατεύθυνση (όπως θα συνέβαινε αν προέρχονταν από μια μεμονωμένη πηγή, όπως π.χ. κάποιο πάλσαρ).

Όλα τα παραπάνω στοιχεία υποδηλώνουν, όπως τονίζουν οι επιστήμονες, ότι τα ποζιτρόνια που καταγράφηκαν προέρχονται από την εξουδετέρωση της σκοτεινής ύλης. Οι ενδείξεις ωστόσο δεν είναι ακόμη αρκετά σαφείς ώστε να επιτρέπουν να αποκλειστούν άλλες ερμηνείες. Για κάτι τέτοιο θα χρειαστούν περαιτέρω μελέτες, οι ειδικοί όμως είναι αισιόδοξοι ότι σύντομα θα υπάρξουν κάποιες απαντήσεις.

«Με την ακριβέστερη μέτρηση ροής ποζιτρονίων στην κοσμική ακτινοβολία που έχει γίνει ως σήμερα, τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ξεκάθαρα την ισχύ και τις ικανότητες του ανιχνευτή του AMS» υπογράμμισε ο κ. Τινγκ. «Στους επόμενους μήνες το AMS θα μπορέσει να μας δώσει οριστικές απαντήσεις για το αν αυτά τα ποζιτρόνια αποτελούν σήμα της σκοτεινής ύλης ή αν προέρχονται από κάποια άλλη πηγή».

πηγή, Λαλίνα Φαφούτη

Cosmology: Σκοτεινή ύλη, σκοτεινή ενέργεια: 

Οι δύο όψεις του ιδίου νομίσματος;

Οι αστρονόμοι του πανεπιστημίου St Andrews πιστεύουν ότι μπορούν να “διευκρινίσουν την σκοτεινή πλευρά του σύμπαντος” ρίχνοντας περισσότερο φως σε δύο από τα πιο μυστήρια συστατικά του. Ο Dr Hong Sheng Zhao του Πανεπιστημίου Φυσικής και Αστρονομίας, έχει δείξει ότι η αινιγματική σκοτεινή ύλη και η συμπληρωματική της, σκοτεινή ενέργεια, πιθανότατα συνδέονται πολύ περισσότερο από ότι θεωρούνταν μέχρι τώρα.

Μόνο το 4% του σύμπαντος είναι φτιαγμένο από υλικό που είναι γνωστό – το υπόλοιπο 96% χωρίζεται σε δύο τομείς, την σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια.

Ένας Βρετανός Αστροφυσικός ο Dr Zhao σημειώνει. “Η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να είναι οι δύο όψεις του ιδίου νομίσματος. Καθώς οι αστρονόμοι θα κατανοούν όλο και περισσότερο τα περίπλοκα αποτελέσματα της σκοτεινής ενέργειας στους γαλαξίες στο μέλλον, θα λύσουμε ευθύς αμέσως το μυστήριο της σκοτεινής ύλης.”

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ολόκληρο το σύμπαν και οι γαλαξίες συγκρατούνται μεταξύ τους λόγω της βαρυτικής έλξης που ασκείται από μια τεράστια ποσότητα “αόρατης” ύλης, την οποία πρώτη φορά παρατήρησε ο Ελβετός αστρονόμος Fritz Zwicky το 1933, η οποία είναι ευρέως γνωστή ως σκοτεινή ύλη.

Στο μοντέλο του Dr Zhao, η σκοτεινή ενέργεια και η σκοτεινή ύλη είναι απλά δύο διαφορετικές εκδηλώσεις του ιδίου πράγματος, το οποίο αυτός καλεί “σκοτεινό ρευστό (dark fluid)”. 

Στην κλίμακα των γαλαξιών, το σκοτεινό αυτό ρευστό συμπεριφέρεται ως ύλη αλλά στην συμπαντική κλίμακα συμπεριφέρεται ως ενέργεια οδηγώντας στην διαστολή του σύμπαντος. Αξίζει να σημειωθεί, πως το μοντέλο του Dr Zhao, σε αντίθεση με άλλα μοντέλα, είναι αρκετά λεπτομερές ώστε να παράγει την αναλογία 3 : 1 σκοτεινής ενέργειας προς σκοτεινή ύλη, η οποία προβλέπεται από τους κοσμολόγους.

Προσπάθειες για την αναζήτηση πολύ μαζικών, σκοτεινής ύλης, σωματιδίων είναι σε εξέλιξη. Ο LHC (Large Hadron Collider) στο CERN είναι ένας επιταχυντής σωματιδίων που μεταξύ άλλων, ενδεχομένως ανιχνεύσει σωματίδια σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με τον Dr Zhao, οι προσπάθειες αυτές μπορεί να αποβούν άκαρπες. Πιο συγκεκριμένα, η σκοτεινή ύλη μπορεί να “εμφανίζεται” σε εκπληκτικά χαμηλές θερμοκρασίες, τόσο χαμηλές που δεν μπορούν να ερευνηθούν με τον LHC.

Η αναζήτηση σωματιδίων σκοτεινής ύλης έχει μέχρι στιγμής επικεντρωθεί στην έρευνα σωματιδίων υψηλής ενέργειας. Αν η σκοτεινή ύλη λοιπόν είναι ένα δίδυμο φαινόμενο της σκοτεινής ενέργειας, τότε αυτή δεν πρόκειται να εμφανιστεί σε ερευνητικές διατάξεις όπως ο LHC, όμως παρατηρείται συνέχεια από τους αστρονόμους στους γαλαξίες.

Παρόλα αυτά το σύμπαν μπορεί να κενό σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Τα ευρήματα του Dr Zhao είναι επίσης συμβατά, με μια ερμηνεία του σκοτεινού συστατικού ως τροποποίηση του νόμου της βαρύτητας, παρά σωματιδίων ενέργειας.

Ο Dr Zhao καταλήγει. “Χωρίς να έχει σημασία τι ακριβώς είναι η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια, αυτά είναι δύο φαινόμενα τα οποία πιθανότατα δεν είναι ανεξάρτητα μεταξύ τους. ”

πηγή

ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ, ΕΔΩ:

-http://www.giatimpampa.gr/barythta/skoteini-yli/

-http://physicsgg.me/category/%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%B7-%CF%85%CE%BB%CE%B7/

-http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/software/MICROCOSM/PARTICLES/darkmatter.html

-http://paishellas.blogspot.gr/2013/08/blog-post_296.html

-http://paishellas.blogspot.gr/2013/09/k-570-mpixel.html

-http://paishellas.blogspot.gr/2013/06/blog-post_4561.html

-http://www.infogenesis.gr/modules.php?name=News&file=article&sid=161

-http://www.infogenesis.gr/modules.php?name=News&file=article&sid=153

-http://www.naftemporiki.gr/story/705107

-http://anekshghta.blogspot.gr/2013/08/blog-post_8409.html

-http://www.naftemporiki.gr/story/705107

-http://www.naftemporiki.gr/story/697315

-http://www.naftemporiki.gr/story/686886

-http://www.naftemporiki.gr/story/613677

-http://www.naftemporiki.gr/story/635574

-http://www.apocalypsejohn.com/2013/06/oi-rwsoi-episthmones-kseroun-poy-kryvetai-h-skoteinh-ylh.html

-http://www.tanea.gr/news/world/article/5009916/rixnoyn-fws-sth-skoteinh-ylh/

-http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A3%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE_%CF%8D%CE%BB%CE%B7

-http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A3%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE_%CE%8E%CE%BB%CE%B7

-http://www.katohika.gr/2013/08/skoteini-uli-skoteini-energeia-skoteinos-magnitismos.html

-http://tvxs.gr/news/sci-tech/%CF%80%CE%BF%CE%B9%CF%8C-%CE%B5%CE%AF%CE%BD%CE%B1%CE%B9-%CF%84%CE%BF-%C2%AB%CF%85%CE%BB%CE%B9%CE%BA%CF%8C%C2%BB-%CF%84%CE%B7%CF%82-%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE%CF%82-%CF%8D%CE%BB%CE%B7%CF%82

-http://www.enet.gr/?i=news.el.article&id=344661

-http://stergiog.blogspot.com/2013/09/blog-post_4300.html

-http://excellence.minedu.gov.gr/listing/79-cern

-http://www.newsbeast.gr/technology/arthro/513537/fos-sti-skoteini-uli-rihnei-to-peirama-ams-/

-http://www.chemist.gr/2012/11/8215/

-http://astrobay.wordpress.com/2013/02/20/%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE-%CF%8D%CE%BB%CE%B7/

-http://www.seaf.gr/articles/162-darkmatter

-http://www.christianity-science.gr/files/Antimatter-DarkMatter-DarkEnergy.pdf

-http://www.econews.gr/2013/04/04/skoteini-yli1-cern-98209/

-http://hep.physics.uoc.gr/DOC/OUTREACH/PICTURE/darkmatter.html

-http://www.newsbomb.gr/tags/itemlist/tag/%CE%A3%CE%9A%CE%9F%CE%A4%CE%95%CE%99%CE%9D%CE%97%20%CE%A5%CE%9B%CE%97

-http://www.defencenet.gr/defence/item/%CF%80%CE%B5%CE%AF%CF%81%CE%B1%CE%BC%CE%B1-%CF%84%CE%B7%CF%82-nasa-%CE%B5%CE%BE%CE%B5%CF%84%CE%AC%CE%B6%CE%B5%CE%B9-%CF%84%CE%B7-%CE%B4%CE%B7%CE%BC%CE%B9%CE%BF%CF%85%CF%81%CE%B3%CE%AF%CE%B1-%CF%84%CE%BF%CF%85-%CF%83%CF%8D%CE%BC%CF%80%CE%B1%CE%BD%CF%84%CE%BF%CF%82

-http://www.apocalypsejohn.com/2013/09/skoteinh-ylh-ena-apo-ta-megalytera-mysthria-ths-synchronhs-episthmhs.html#more

-http://diolkos.blogspot.gr/2011/10/o_15.html

-http://www.esoterica.gr/news/november_03/univdark/univdark.htm

-http://cosmicalmiracles.blogspot.gr/2012/09/blog-post_9.html

-http://news.pathfinder.gr/misc/xpaths/60/791878.html

-http://dchem.pblogs.gr/2007/10/skoteinh-ylh-kai-tropopoihmenh-thewria-ths-barythtas.html

-http://www.lightworker.gr/?p=7803

-http://users.auth.gr/~gounaris/omilies/Athinai2007.pdf

-http://www.alexiptoto.com/%CE%B3%CE%B5%CE%BC%CE%AC%CF%84%CE%BF-%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE-%CF%8D%CE%BB%CE%B7-%CF%84%CE%BF-%CF%83%CF%8D%CE%BC%CF%80%CE%B1%CE%BD/

-http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/bitstream/10889/4203/1/%CE%A3%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE%20%CF%8D%CE%BB%CE%B7%20%CE%BA%CE%B1%CE%B9%20%CE%B5%CE%BD%CE%B1%CE%BB%CE%BB%CE%B1%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AD%CF%82%20%CE%B8%CE%B5%CF%89%CF%81%CE%AF%CE%B5%CF%82.pdf

-http://lyk-peir-ionid.att.sch.gr/sarris/4.%20DarkMatter_DarkEnergy.pdf

-http://www.christianity-science.gr/files/Antimatter-DarkMatter-DarkEnergy.pdf

-http://ph202.edu.physics.uoc.gr/files/COSMOGRAPHY.pdf

-http://www.academyofathens.gr/Documents/christophorou/sta_oria_tis_episitmis.pdf

-http://www.ecclesia.gr/greek/HolySynod/commitees/europe/mesogaias_uranos.pdf

-http://pdg.lbl.gov/2013/reviews/rpp2012-rev-dark-matter.pdf

-http://www.as.utexas.edu/astronomy/education/spring06/komatsu/secure/lecture18.pdf

-http://www.physics.ntua.gr/cosmo07/UniNet/Reports%20Saturday/Drees_DarkMatter.pdf

-http://www.astro.caltech.edu/~george/ay20/eaa-darkmatter-obs.pdf

-http://www.ifa.hawaii.edu/~ger/ASTRO-110_sp08/Lecture28_DarkMatter.pdf

-http://theory.physics.helsinki.fi/~cosmology/cosmo2012_07.pdf

-http://www.lanl.gov/hep/workshops/sf10/talks/ChackoSF10.pdf

-http://genesismission.jpl.nasa.gov/educate/scimodule/Cosmogony/CosmogonyPDF/MilkyWaySurpriseST.pdf

-http://www.hep.ph.ic.ac.uk/susytalks/fairbairnimperialoneday.pdf

-http://www.phy.duke.edu/courses/055/syllabus/lecture24.pdf

-http://www.astro.virginia.edu/~ae3f/AST554/notes/darkmatter.pdf

-http://preposterousuniverse.com/talks/universelab05/universelab.pdf

-http://www.learner.org/courses/physics/unit/pdfs/unit10.pdf

-http://www.newscientist.com/data/doc/article/dn19554/instant_expert_8_-_dark_matter.pdf

-http://susy08.kias.re.kr/presusy/lecture/thu/Scopel_1.pdf

-http://ttt.astro.su.se/~ez/kurs/gradU/DM.pdf

-http://www.perimeterinstitute.ca/images/perimeter_explorations/dark_matter/dark_matter_teacher_guide.pdf

-http://www.physics.princeton.edu/~steinh/osdark.pdf

-http://www.phys.ethz.ch/~banfi/bsmphysics/Ibarra/Darkmatter1.pdf

-http://www.ulb.ac.be/sciences/physth/dm-ab3-gent-cl.pdf

-http://cds.cern.ch/record/320050/files/9702081.pdf

-http://www.particle.kth.se/5A5461/DarkMatter.pdf

-http://www.phy.syr.edu/courses/PHY106/Slides/PPT/Lec26-Cosmology.pdf

-http://quark.phy.bnl.gov/www/colloqia_FY13_files/deVegaBNL13.pdf

-http://online.kitp.ucsb.edu/online/lens06/carroll/pdf/Carroll_GravLens_KITP.pdf

-http://www.eolss.net/Sample-Chapters/C01/E6-119-21-00.pdf

-http://www.issibern.ch/PDF-Files/Spatium_7.pdf

-https://www.kceta.kit.edu/downloads/EllisKCETA.pdf

-http://www.fuw.edu.pl/~tok/talksVII/Roszkowski1.pdf

-http://xenon.physik.uni-mainz.de/presentations/Xe100Poster4Mainz_vertical.pdf

-http://www.mica-vw.org/wiki/images/7/76/Howknowdm_sl.pdf

-http://planetariums.zeiss.com/content/dam/planetariums/downloads/PDF/Dark_Flyer_ver102_web.pdf

-http://gaitskell.brown.edu/physics/talks/0408_SLAC_SummerSchool/Gaitskell_DMEvidence_v16.pdf

-http://www.phys.ufl.edu/~tsaab/Talks/files/Saab_Oran_DM_Detection.pdf

-http://www.darkmatterarchives.net/wp-content/uploads/2011/02/DarkMatterShortTEXT..pdf

-http://vixra.org/pdf/0907.0015vC.pdf

-http://www.keckobservatory.org/images/files/podcast/Keck_Treu_Mar15_2011_smaller_file_size.pdf

-http://www.sns.ias.edu/~arkani/pdfs/DarkMatter.pdf

Διαβάστε περισσότερα... »

Σκοτεινή ύλη κοντά στον Ήλιο

Μεγάλες ποσότητες αόρατης «σκοτεινής ύλης» κοντά από τον Ήλιο, έχουν βρεθεί από τους αστρονόμους του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης, ETH Zurich, το Πανεπιστήμιο του Leicester, και το NAOC του Πεκίνο,στην Κίνα.

Τα αποτελέσματά τους είναι σύμφωνα με τη θεωρία ότι ο Γαλαξίας μας περιβάλλεται από ένα τεράστιο "φωτοστέφανο σκοτεινής ύλης, αυτή είναι η πρώτη μελέτη του είδους της να χρησιμοποιήσει μια μέθοδο που ελέγχεται αυστηρά από εικονικά δεδομένα και υψηλής ποιότητας προσομοιώσεις.

Οι συγγραφείς βρίσκουν επίσης δελεαστικούς τους υπαινιγμούς μιας νέας σκοτεινής ύλης σαν συστατικό στο Γαλαξία μας.

Η σκοτεινή ύλη προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Ελβετό αστρονόμο Fritz Zwicky το 1930. Βρήκε ότι τα σμήνη των γαλαξιών ήταν γεμάτα με μια μυστήρια σκοτεινή ύλη που τους κρατούσε εκτός από το να πετάξουν χώρια.

Περίπου την ίδια στιγμή, ο Jan Oort στην Ολλανδία ανακάλυψε ότι η πυκνότητα της ύλης κοντά από τον Ήλιο, ήταν σχεδόν διπλάσια από ό,τι θα μπορούσε να εξηγηθεί από την παρουσία των αστεριών και του φυσικού αερίου μόνο.

Τα ενδιάμεσα χρόνια, οι αστρονόμοι είχαν αναπτύξει μια θεωρία της σκοτεινής ύλης και το σχηματισμό δομής που εξηγεί τις ιδιότητες των ομάδων και των γαλαξιών στο Σύμπαν, αλλά η ποσότητα της σκοτεινής ύλης στη γειτονιά του ηλιακού έχει παραμείνει πιο μυστηριώδη.

Για δεκαετίες μετά την μέτρηση του Όορτ, μελέτες έχουν βρει 3 εώς 6 φορές πιο σκοτεινή ύλη από ό,τι αναμενόταν. Στη συνέχεια, το προηγούμενο έτος, νέα δεδομένα και μια νέα μέθοδος υποστήριχτηκε πολύ λιγότερο από ό, τι αναμενόταν.

Η κοινότητα είχε μείνει με την απορία, γενικά πιστεύουν ότι οι παρατηρήσεις και οι αναλύσεις, απλά δεν ήταν αρκετά ευαίσθητες για να εκτελέσουν μια αξιόπιστη μέτρηση.

Σε αυτή την τελευταία μελέτη, οι συγγραφείς έχουν πολύ μεγαλύτερη αυτοπεποίθηση όσον αφορά τη μέτρηση και τις αβεβαιότητες τους. Αυτό είναι επειδή χρησιμοποίησαν μια state-of-the-art προσομοίωση του γαλαξία μας για να δοκιμάσουν το σύστημα μέτρησης μάζας, πριν από την εφαρμογή της σε πραγματικά δεδομένα. Αυτό έδειξε μια σειρά από εκπλήξεις.

Βρήκαν ότι το πρότυπο των τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια των τελευταίων 20 ετών, ήταν εσφαλμένο, πάντα είχαν την τάση να υποτιμούν την ποσότητα της σκοτεινής ύλης. 

Εφαρμόζοντας την τεχνική τους στις θέσεις και τις ταχύτητες των χιλιάδων πορτοκαλί νάνων αστεριών Κ κοντά στον Ήλιο, απέκτησαν ένα νέο μέτρο τοπικής πυκνότητας της σκοτεινής ύλης.

"Είμαστε 99% σίγουροι ότι υπάρχει σκοτεινή ύλη κοντά από τον Ήλιο. Στην πραγματικότητα, μια ευνοημένη πυκνότητα της σκοτεινής ύλης μας είναι λίγο υψηλή. Υπάρχει μια πιθανότητα 10% ότι αυτό είναι απλώς ένα στατιστικό λάθος. Αλλά με την εμπιστοσύνη του 90%, βρίσκουμε πιο σκοτεινή ύλη από ό, τι αναμενόταν. Αν τα μελλοντικά στοιχεία επιβεβαιώσουν αυτή την υψηλή αξία, οι επιπτώσεις θα είναι συναρπαστικές. "

"Θα μπορούσε να είναι η πρώτη απόδειξη για ένα "δίσκο" σκοτεινής ύλης στο Γαλαξία μας, όπως πρόσφατα προβλέπεται από τη θεωρία και τις αριθμητικές προσομοιώσεις του σχηματισμού των γαλαξιών. Ή θα μπορούσε να είναι ότι η σκοτεινή ύλη, το φωτοστέφανο του Γαλαξία μας που είναι στριμωγμένος, ενδυναμώνοντας το τοπικό σκούρο της πυκνότητα της ύλης ", ο επικεφαλής συγγραφέας Σίλβια Garbari, λέει.

Πολλοί φυσικοί στοιχηματίζουν στην σκοτεινή ύλη σαν να είναι ένα νέο θεμελιώδες σωματίδιο που αλληλεπιδρά μόνο πολύ ασθενώς με την κανονική ύλη - αλλά αρκετά έντονα ανιχνεύεται στα βαθιά υπόγεια πειράματα όπου συγχέει γεγονότα κοσμικών ακτίνων που έχουν προβληθεί πάνω από ένα χιλιόμετρο από στερεό βράχο.

Ένα ακριβές μέτρο της τοπικής πυκνότητας της σκοτεινής ύλης είναι ζωτικής σημασίας για τέτοιου είδους πειράματα, ως συν-συγγραφέας κ. George Lake εξηγεί: «Αν η σκοτεινή ύλη είναι ένα θεμελιώδες σωματίδιο, δισεκατομμύρια από αυτά τα σωματίδια θα έχουν περάσει από το σώμα σας μέχρι την ώρα λήξης που διαβάζετε αυτό άρθρο. Πειραματική φυσικοί ελπίζουν να συλλάβουν μόνο μερικά από αυτά τα σωματίδια κάθε χρόνο σε πειράματα όπως το XENON CDMS. Γνωρίζοντας τις τοπικές ιδιότητες της σκοτεινής ύλης είναι το κλειδί για την αποκάλυψη ακριβώς απο τι είδους σωματίδια αποτελείται. "

Τα αποτελέσματα της ομάδας θα δημοσιευθεί στο περιοδικό Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

πηγή

Διαβάστε περισσότερα... »