Arkisto
- helmikuu 2023
- tammikuu 2023
- joulukuu 2022
- marraskuu 2022
- lokakuu 2022
- syyskuu 2022
- elokuu 2022
- kesäkuu 2022
- toukokuu 2022
- huhtikuu 2022
- maaliskuu 2022
- helmikuu 2022
- tammikuu 2022
- joulukuu 2021
- marraskuu 2021
- lokakuu 2021
- syyskuu 2021
- elokuu 2021
- kesäkuu 2021
- toukokuu 2021
- huhtikuu 2021
- maaliskuu 2021
- helmikuu 2021
- tammikuu 2021
- joulukuu 2020
- marraskuu 2020
- lokakuu 2020
- syyskuu 2020
- elokuu 2020
- kesäkuu 2020
- toukokuu 2020
- huhtikuu 2020
- maaliskuu 2020
- helmikuu 2020
- tammikuu 2020
- joulukuu 2019
- marraskuu 2019
- lokakuu 2019
- syyskuu 2019
- elokuu 2019
- heinäkuu 2019
- kesäkuu 2019
- toukokuu 2019
- huhtikuu 2019
- maaliskuu 2019
- helmikuu 2019
- tammikuu 2019
- joulukuu 2018
- marraskuu 2018
- lokakuu 2018
- syyskuu 2018
- elokuu 2018
- kesäkuu 2018
- toukokuu 2018
- huhtikuu 2018
- maaliskuu 2018
- helmikuu 2018
- tammikuu 2018
- joulukuu 2017
- marraskuu 2017
- lokakuu 2017
- syyskuu 2017
- elokuu 2017
- kesäkuu 2017
- toukokuu 2017
- huhtikuu 2017
- maaliskuu 2017
- helmikuu 2017
- tammikuu 2017
- joulukuu 2016
- marraskuu 2016
- lokakuu 2016
- syyskuu 2016
- elokuu 2016
- kesäkuu 2016
- toukokuu 2016
- huhtikuu 2016
- maaliskuu 2016
- helmikuu 2016
- tammikuu 2016
- joulukuu 2015
- marraskuu 2015
- lokakuu 2015
- syyskuu 2015
- elokuu 2015
- kesäkuu 2015
- toukokuu 2015
- huhtikuu 2015
- helmikuu 2015
- tammikuu 2015
- joulukuu 2014
- marraskuu 2014
- lokakuu 2014
- syyskuu 2014
- elokuu 2014
- kesäkuu 2014
- toukokuu 2014
- huhtikuu 2014
- maaliskuu 2014
- helmikuu 2014
- tammikuu 2014
- joulukuu 2013
- marraskuu 2013
- lokakuu 2013
- syyskuu 2013
Kosmologia, pimeä aine ja pimeä energia
Skeptikko-lehden numerossa 1/2015 on artikkelini ”Kosmologia, pimeä aine ja pimeä energia”, joka on lyhyt katsaus otsikossa mainittujen asioiden historiaan. Se pohjaa Skepsiksen tilaisuudessa joulukuussa pitämääni puheeseen.
Vastaa
Odottamatonta odottaen
Helmikuussa 2013 suljettu CERNin LHC-kiihdytin valmistautuu paluuseen. Kuluneita osia on vaihdettu ja kiihdytintä on päivitetty monin tavoin siten, että se pystyy saamaan aikaan törmäyksiä entistä tiheämpään tahtiin ja noin 60% suuremmalla energialla. Alun perin suunniteltuun maksimienergiaan on vielä jonkin verran matkaa, se olisi 75% entistä suurempi.
Hiukkassuihkua on jo ajettu kiihdytinrenkaan eri osuuksien läpi. Tällä viikolla oli tarkoitus saada säde kiertämään koko kiihdyttimen läpi kerralla, ja aloittaa törmäykset pian sen jälkeen. Kiihdyttimen yhdessä osassa on kuitenkin tullut vastaan ilmeisesti metalliromun aiheuttama oikosulku. Koska magneetit on jäähdytetty kahden Kelvinin kylmyyteen, ja hallittu lämmittäminen kestää kauan, romun poistaminen ei ole aivan yksinkertaista. Ongelman arvioidaan viivyttävän törmäysten aloittamista päivillä tai viikoilla.
Uutinen ei ole aiheuttanut kummoistakaan kiihtymystä tutkijoiden keskuudessa, toisin kuin LHC:n alkuvaiheiden onnettomuus, joka siirsi aloitusta yli vuodella. Yksi syy on se, että ongelma vaikuttaa vähemmän vakavalta. Mutta odotukset ovat myös matalammalla.
LHC:n aloittaessa oli selvää, että se löytää jotakin. Hiukkasfysiikan Standardimalli ei ole ristiriidaton rakennelma LHC:n luotaamilla energioilla ilman Higgsin hiukkasta tai jotakin muuta uutta. Higgsin hiukkasen löytämistä 48 vuotta sen esittämisen jälkeen juhlittiin oikeutetusti fysiikan menestystarinana.
Toisen kauden näkymät ovat erilaiset. Higgs oli viimeinen Standardimallin pala, eikä ole mitään takeita siitä, että LHC pystyy näkemään mitään Standardimallin tuonpuolista. Ensimmäiseltä kaudelta odotettiin Higgsin lisäksi paljon muutakin: merkkejä supersymmetriasta, ylimääräisistä ulottuvuuksista tai jostain täysin yllättävästä. Mistään näistä ei löytynyt todisteita. Itse asiassa ei näkynyt edes vihjeitä mistään uudesta: ei omituisia poikkeamia, ei selittämättömiä ristiriitoja eri kokeiden välillä. Kaikki LHC:n havainnot ovat sopusoinnussa Standardimallin kanssa.
Jo LHC:n käynnistyessä oli epäilyjä, koska aiemmat kiihdyttimet LEP ja Tevatron eivät nekään olleet nähneet poikkeamia Standardimallista, mutta LHC:n energia ja törmäysten määrä oli ylivoimaisesti isompi, joten toivo pantiin siihen, että seuraavan kulman takaa löytyy jotain. Vaikka toisella kaudella energia on hieman isompi ja törmäysten lukumäärä on huomattavasti isompi, useimmissa malleissa olisi jotain odottanut näkyvän jo tähän mennessä.
Tulokset ovat voimistaneet fyysikkojen yhteisössä hidasta siirtymää sille kannalle, että LHC:n luotaamilla energioilla ei ehkä olekaan mitään uutta nähtävää. Odotettuihin mahdollisuuksiin, kuten pimeän aineen löytymiseen LHC:ssä, ei suhtauduta kovin toiveikkaasti.
Mutta tutkijat ovat olleet odotuksineen väärässä aiemminkin, ja lopullinen sana kuuluu kokeille. LHC tekee mittauksia vielä kaksi vuosikymmentä, eikä kukaan tiedä mitä se tuo näkyville.
Päivitys (05/04/15): Ongelma on ratkaistu ja säde on tänään kiertänyt koko LHC:n renkaan läpi.
4 kommenttia “Odottamatonta odottaen”
Vastaa
Auringonpimennyksestä pimeään aineeseen
Auringonpimennyksestä pimeään aineeseen
Katsoin tänään auringonpimennystä Utsjoella, ja pidin sen jälkeen jokseenkin seuraavanlaisen puheen yleisestä suhteellisuusteoriasta, auringonpimennyksestä ja pimeästä aineesta. Esityksen teksti on saatavilla myös pohjoisssaameksi.
Uusi maailmankuva
Tänä vuonna tulee kuluneeksi sata vuotta siitä, kun Albert Einstein löysi yleisen suhteellisuusteorian. Einsteinin tavoitteena oli ymmärtää gravitaatiota, mutta hänen teoriansa mullisti myös käsityksemme ajasta ja avaruudesta.
Klassisen fysiikan ja arkiajattelun mukaan avaruus on vain tapahtumien näyttämö ja aika kertoo, missä kohtaa näytelmään ollaan. Avaruuden tapahtumat eivät vaikuta ajan kulkuun, eikä avaruus muutu ajassa. Suppea suhteellisuusteoria oli paljastanut vuonna 1905, että aika ja avaruus eivät ole erillisiä, vaan muodostavat erottamattoman kokonaisuuden, aika-avaruuden.
Yleinen suhteellisuusteoria osoitti, että aika-avaruus vuorovaikuttaa aineen kanssa. Avaruus kehittyy ajassa, ja aika kulkee eri tavalla eri paikoissa, riippuen siitä, millaista ainetta avaruudessa on. Toisaalta aika-avaruus määrää sen, miten aine liikkuu.
Klassisen fysiikan mukaan gravitaatiossa on kyse siitä, että massat vetävät toisiaan puoleensa. Yleinen suhteellisuusteoria on osoittanut, että tämä ei pidä paikkaansa. Sen sijaan kappaleet muuttavat ympärillään olevaa aika-avaruutta, mikä sitten vaikuttaa toisten kappaleiden liikkeisiin.
Esimerkiksi Aurinko ei vedä Maata puoleensa. Sen sijaan Aurinko taivuttaa aika-avaruutta ympärillään, ja tämän takia Maan rata taipuu. Auringon aiheuttama muutos aika-avaruuteen on pieni, joten ratojen taipuminen on pientä, ja Maa kulkee melkein suoraan. Tämä saattaa kuulostaa kummalliselta – eikö Maa kulje ympyrärataa (tai tarkemmin sanottuna ellipsirataa), mikä on jokseenkin niin kaukana suorasta kuin mahdollista? Maa ei kuitenkaan kulje ympyräradalla kun tarkastellaan sen rataa aika-avaruudessa, ei vain avaruudessa.
Samalla kun Maa liikkuu avaruudessa ympyrällä, se kulkee eteenpäin ajassa. Jos Maan kiertotason ajattelee kaksiulotteiseksi levyksi ja ajan sitä kohtisuoraan olevaksi kolmanneksi ulottuvuudeksi, niin Maapallo kulkee ylöspäin ajassa samalla kun se kiertää avaruudessa. Maa nousee hitaasti kiertyvää spiraalia tulevaisuuteen.
Maalla kulkee Auringon ympäri vuodessa. Maan etäisyys Auringosta on noin kahdeksan valominuuttia, eli noin 500 valosekuntia. Vuodessa on 30 miljoonaa sekuntia, eli jos Maapallon radan säde olisi metri, niin spiraalin yksi kierto nousisi 60 kilometriä ylöspäin: radan kaarevuus on pieni, Maapallo kulkee lähes suoraan.
Selityksiä ja ennustuksia
Yleisen suhteellisuusteorian kuva aika-avaruudesta ja gravitaatiosta eroaa merkittävästi siitä, mitä oli aiemmin luultu. Vahvat väitteet vaativat vahvaa todistusaineistoa. Tieteessä asioita todistetaan vertaamalla teorioita havaintoihin. Todistusaineistoa on kahdenlaista: on mahdollista selittää jo tehtyjä havaintoja ja ennustaa tulevia havaintoja.
Yleinen suhteellisuusteoria ei selitä samaa gravitaatiota eri sanoin, sen mukaan gravitaatio käyttäytyy eri tavalla kuin klassisessa fysiikassa.
Eräs merkittävä asia, jonka yleinen suhteellisuusteoria selitti oli Merkuriuksen radan kiertyminen. Merkurius liikkuu ellipsin muotoisella radalla, joka kiertyy hiljalleen. Havaitusta kiertymisestä suurin osa selittyy sillä, että muut planeetat häiritsevät Merkuriuksen liikettä Auringon ympäri.
Vuodesta 1859 asti oli tiedetty, että Merkuriuksen rata kuitenkin kiertyy noin 8% enemmän kuin mitä Newtonin gravitaatioteoria ennustaa. Tätä yritettiin selittää muun muassa sillä, että Auringon lähellä oli uusi ja tuntematon planeetta nimeltä Vulkanus. Planeettaa ei löydetty, mutta sillä on sittemmin ollut menestynyt ura populaarikulttuurissa. Yleinen suhteellisuusteoria selitti kiertymän sillä, että Auringon aiheuttama aika-avaruuden taipuminen saa aikaan hieman erilaisen liikkeen kuin klassisen fysiikan painovoima.
Valon taipuminen
Kuten kaikki tietävät, on helpompi keksiä selityksiä asioille, jotka jo tietää, kuin ennustaa tulevia. Niinpä yleisen suhteellisuusteorian ensimmäinen varsinainen koe liittyi valon taipumisen ennustamiseen Auringon lähellä.
Aurinko vaikuttaa ympäröivään aika-avaruuteen. Valo liikkuu aika-avaruudessa. Niinpä Aurinko vaikuttaa valon liikkeisiin, ei vain planeettojen ja muiden massiivisten kappaleiden liikkeisiin. Aurinko taivuttaa valonsäteitä sitä enemmän, mitä lähempää Aurinkoa ne kulkevat. Vaikutus on melko pieni, joten sen havaitsemiseksi pitää katsoa hyvin läheltä Aurinkoa kulkevia valonsäteitä. Valon taipuminen muuttaa taivaalla olevien valonlähteiden, kuten tähtien, näennäisiä paikkoja. Tämän voi havaita vertaamalla tähtien suhteellisia paikkoja silloin kun niiden valo kulkee läheltä Aurinkoa ja silloin kun se kulkee kaukaa.
Ongelmana on se, että Aurinko on hyvin kirkas, joten sen lähellä olevia tähtiä on vaikea havaita. Tässä Auringonpimennys tulee mukaan kuvaan: silloin Auringon kiekon lähellä olevat tähdet on helppo nähdä. Vuonna 1919 valon taipumisen mittaus suoritettiin onnistuneesti, ja nähtiin että tähtien paikat muuttuivat asteen tuhannesosan puolikkaan verran, yleisen suhteellisuusteorian ennusteen mukaisesti.
Kohti pimeää ainetta
Valon taipumisen ennustuksen varmistamisen myötä yleinen suhteellisuusteoria hyväksyttiin ja Einsteinista tuli kuuluisa. Teorian ennustuksia on sittemmin varmennettu tukuittain. Pian tuli kuitenkin vastaan uusi ongelma: jos otetaan huomioon vain näkyvä aine, niin tähdet galakseissa ja galaksit galaksiryppäissä eivät liiku teorian ennusteiden mukaisesti. Tarvitaan siis joko uusi gravitaatioteoria tai uutta ainetta. Yleensä kallistutaan uuden aineen puoleen, ja koska sitä ei nähdä, sille on annettu nimeksi pimeä aine.
Pimeyden historiaa
Ensimmäisen kerran termiä pimeä aine käytti tähtitieteilijä Jacobus Kapteyn vuonna 1922 viitatessaan aineeseen, joka havaitaan vain sen kautta, miten sen gravitaatio vaikuttaa näkyvän aineen liikkeisiin. Vuonna 1932 tähtitieteilijä Jan Oort väitti havainneensa pimeän aineen Linnunradassa. Oort mittasi sellaisten tähtien liikkeitä, jotka liikkuvat kohtisuoraan Linnunradan kiekkoa vasten. Tähtien nopeus riippuu siitä, paljonko massaa kiekossa on: mitä raskaampi kiekko, sitä isompi gravitaatiovaikutus, ja sitä nopeammat liikkeet.
Jan Oortia ei kuitenkaan muisteta pimeän aineen löytäjänä, siitä harmillisesta syystä, että hän oli väärässä. Hänen havaitsemiensa tähtien liikkeet nimittäin selittyvät kokonaan näkyvällä aineella. Niinpä pimeän aineen löytäminen on mennyt Fritz Zwickyn nimiin. Zwicky ei tarkastellut tähtien liikkeitä galaksissa, vaan galaksien liikkeitä galaksiryppäissä, jotka ovat gravitaation yhteen niputtamia galaksien kokoelmia. Idea oli sama kuin Oortilla: mikä enemmän massaa, sitä isompi nopeus. Zwicky päätteli vuonna 1933 mitatuista nopeuksista, että Coma-galaksiryppäässä on paljon pimeää ainetta.
Zwickyn johtopäätös on osoittautunut paikkansapitäväksi, mutta aikanaan sitä ei yleisesti hyväksytty. Zwickyn kerrotaan olleen sitä mieltä, että tämä johtui tähtitieteilijöiden keskinkertaisuudesta. Mutta tähtitieteellisten havaintojen tulkitseminen on vaikeaa, ja pimeä aine on idea, jonka hyväksymiseksi tarvitaan paljon todistusaineistoa.
1970-luvulla Vera Rubin tutki sitä, miten tähdet liikkuvat galakseissa. Toisin kuin Oort, hän keskittyi tähtiin, jotka kiertävät galaksin tasossa, ei sellaisiin, jotka liikkuvat kohtisuoraan tasoa vasten. Mutta idea oli jälleen sama: mitä isompi nopeus, sitä enemmän massaa. Rubin totesi, että tähtien kiertonopeuksien selittämiseksi tarvitaan pimeää ainetta.
Todistusaineistoa
Vuosikymmenien aikana on kertynyt paljon erilaisia havaintoja, joita pimeä aine on selittänyt ja ennustanut. Toistaiseksi ne kaikki liittyvät gravitaatioon. Eräs merkittävä tällainen havainto, tähtien ja galaksien liikkeiden lisäksi, liittyy valon taipumiseen. Kun kaukaisten galaksien ja muiden kohteiden valo matkaa maailmankaikkeuden halki, se voi kohdata massakeskittymiä (kuten galakseja ja galaksiryppäitä), jotka ovat paljon isompia kuin Aurinko, ja sen takia taivuttavat valoa paljon enemmän. Niiden vaikutuksen kuvissa voi nähdä silmin selvästi, toisin kuin Auringon aiheuttaman pienen häiriön.
Pimeyden luonne
Mitä pimeä aine sitten on? Se ei lähetä valoa eikä ime valoa, eli se on näkymätöntä. 1970-luvun lopulta alkaen on tiedetty, että se ei koostu mistään tunnetuista hiukkasista. Luultavasti on kyse toistaiseksi tuntemattomista alkeishiukkasista. Ne ovat näkymättömiä siksi, että niillä ei ole sähkövarausta – näkeminen perustuu siihen, että valo kimpoaa sähkövarauksista. Jos hiukkasella ei ole sähkövarausta, se ei vuorovaikuta valon kanssa, eikä sitä voi nähdä. Samasta syytä pimeää ainetta ei voi koskea: koskeminen perustuu siihen, että hiukkasten sähkövaraukset hylkivät toisiaan tai vetävät toisiaan puoleensa. Pimeä aine menee lävitsemme ilman että huomaamme.
Noin 80% maailmankaikkeuden aineesta (massassa mitattuna) on pimeää ainetta, vain noin 20% on tavallista, atomiytimistä ja elektroneista koostuvaa ainetta.
Aine, jota ei voi nähdä eikä koskea, voi kuulostaa kummalliselta. Pimeä aine on kuitenkin paljon yksinkertaisempaa kuin näkyvä aine. Näkyvän aineen hiukkaset vuorovaikuttavat keskenään ja valon kanssa, ja ne muodostavat monimutkaisia yhdistelmiä: atomeja, molekyylejä, soluja. Pimeän aineen hiukkaset eivät sitoudu yhteen tai vuorovaikuta merkittävästi muuten kuin gravitaation kautta: niiden ymmärtäminen on helppoa.
Uusi gravitaatio?
Havainnot osoittavat, että jotain uutta tarvitaan, ja pimeä aine sopii kuvaan. Mutta Merkuriuksen liikkeet selitti uusi gravitaatioteoria, eikä pimeää ainetta ole havaittu muuten kuin sen gravitaation kautta. Voisiko olla niin, että tässäkin on kyse uudesta gravitaatioteoriasta, ei uudesta aineesta? Periaatteessa tämä on mahdollista. Urhoollisista yrityksistä huolimatta kukaan ei kuitenkaan ole onnistunut rakentamaan gravitaatioteoriaa, joka selittäisi kaikki ne havainnot, jotka pimeä aine selittää, ja joka olisi silti sopusoinnussa niiden hyvin tarkkojen mittausten kanssa, joita yleisen suhteellisuusteorian varmentamiseksi on tehty.
Pimeä aine on melkein sata vuotta vanha hypoteesi, joka on onnistuneesti selittänyt menneitä ja ennustanut tulevia. Sitä voi vielä järkevästi epäillä, mutta tutkimuksen keskeinen kysymys ei ole enää pimeän aineen olemassaolo, vaan sen ominaisuudet.
Varmuus pimeydestä
Näkyvän aineen liikkeiden seuraaminen kertoo siitä, millainen on näkymätön maailma. Merkuriuksen radan ylimääräisen kiertymän selitti uudenlainen gravitaatiolaki, yleinen suhteellisuusteoria. Tähtien ja galaksien nopeudet selittää luultavasti pimeä aine. Varmuuden tästä saa vain havaitsemalla pimeän aineen muuten kuin gravitaation kautta. Se on vaikeaa, koska pimeällä aineella ei ole sähkövarausta, mutta on useita kokeita, joissa etsitään pimeän aineen hiukkasia par’aikaa. Pimeän aineen hiukkasia saattaa löytyä lähitulevaisuudessa, mutta voi myös olla, että niiden vuorovaikutukset ovat niin heikkoja, että niitä ei koskaan löydetä.
23 kommenttia “Auringonpimennyksestä pimeään aineeseen”
-
Laura sanoo:
Annan arvoa sille, että esitelmä oli luettavissa saameksi! Siellä oli myös monta termiä käännettynä.
Luonnontieteistä, kosmologisista kysymyksistä puhumattakaan, on hyvin vähän (jos ollenkaan) saamenkielisiä tekstejä. Ei ole tieteellisiä kirjoja, oppikirjoja, populaaritieteellisiä kirjoja ja lehtiä. Vähänkään tieteellisempiä käsitteitä ei usein löydy ollenkaan. Jokainen aihetta käsittelevä teksti on siis arvokas kieliyhteisölle, ja lisää mahdollisuuksia puhua tästä(kin) asiasta saameksi.
-
Kosmos sanoo:
Onko vetävää voimaa oikeasti olemassa. Suuressa mittakaavassa avaruuden kaareutumisen jotenkin ymmärtää, mutta miten suuren kuopan aika-avaruuteen maapallo tekee 80 kg painoisten ihmisen kohdalle. Eikä ihminen kulje kuun tapaan maapallon muovaamassa aika-avaruudessa vaan on paikallaan maan suhteen ja tuntee vetävän voiman.
-
Jarno sanoo:
Kiitos hyvästä kirjoituksesta. Pitääkö tiedeyhteisö kuinka (epä)todennäköisenä pimeän aineen hiukkasen löytymistä LHC:n korkeammalla energiatasolla? Oma blogimerkintä mitä LHC:n toivotaan löytävän, tai mitä tarkoittaisi jos mitään uutta ei löydetä, olisi vallan kiinnostavaa luettavaa.
-
Syksy Räsänen sanoo:
Laura:
Kaikki kiitos tästä tilaisuuden järjestäneelle Ohcejoga Utsjoen Ursan Juhani Harjunharjalle.
Kosmos:
Maapallon massasta johtuva kaareutuminen (ero tasaisesta aika-avaruudesta) on Maapallon pinnalla suuruusluokkaa yksi miljardisosa.
Jarno:
Seuraavan merkinnän aihe onkin se, mitä on odotettavissa LHC:n käynnistyessä uudelleen.
-
Juha sanoo:
Hei.
Pari tyhmää maallikkokysymystä 🙂
Mitä ongelmia tulisi jos yrittäisi selittää muut vuorovaikutukset aika-avaruuden kaareutumisella gravitaation tapaan?
Voidaanko osoittaa että vain gravitaatio vaikuttaa aikaan? -
Juha:
Tämä onkin pitkälle menevä kysymys. Kunnollisen vastauksen antaminen vaatisi laajan selityksen.
Muiden vuorovaikutusten selittäminen aika-avaruuden kaarevuudella edellyttää sitä, että olisi olemassa useampia ulottuvuuksia kuin tuntemamme neljä. Asiaa on tutkittu paljon (alun perin suomalaisen Gunnars Nordströmin toimesta vuonna 1914), mutta täysin toimivaa mallia, jossa kaikki olisi kohdallaan ja ymmärrettäisiin täysin, ei ole saatu aikaan. Säieteoria on tavallaan tämän tutkimussuunnan jatkaja (siinä sekä gravitaatiolla että muilla vuorovaikutuksilla on yhteinen alkuperä kymmenessä ulottuvuudessa liikkuvien säikeiden värähtelyinä).
Gravitaatio kuvaa ajan (ja avaruuden) muutoksia. Muut vuorovaikutukset vaikuttavat ajan kulkuun siten, että ne muuttavat aineen jakaumaa ja siten aika-avaruutta.
-
Kiitos vastauksesta.
Pieni lisäkysymys minulla olisi tuohon viimeiseen kohtaan, jos aikasi riittää vastata =)
Eli olisi mielenkiinoista tietää, onko kokein havaittu, että muut kentät kuin gravitaatio eivät hidasta aikaa? Vaikkapa että epävakaa hiukkanen eläisi (tai sitten ei) pidempään erittäin voimakkaassa vuorovaikutuskentässä (muu kuin gravitaatio)?
Eikö esim. mustaa aukkoa kiertävä hiukkanen näyttäisi ulkopuolisen silmissä elävän pidempään (unohtaen kiertonopeus) kuin aukon gravitaatiokentästä vapaana oleva samanlainen hiukkanen? -
Juha:
Esimerkiksi sähkökenttä vaikuttaa aika-avaruuteen ja siten ajan kulkuun. Mutta gravitaatio ei niinkään vaikuta ajan kulkuun kuin kuvaa ajan kulkua.
-
Juhani Harjunharja sanoo:
Hei Syksy!
TA-lehdessä on artikkeli, missä otaksutaan, että pimeä aine voi sirottaa galaksin tähdistä tulevaa valoa ja synnyttää hohteen galaksin ympärille. Erikoinen valo voisi muodostua hieman samalla tavalla, kuin mitä tapahtuu sumuisessa säässä lampun ympärillä, tekstissä sanotaan. Toki muitakin syitä galaksin valokehälle voi löytyä. Jos nyt kuitenkin hiukan jossiteltaisiin, niin mikäli pimeä aine todellakin voisi sirottaa valoa, mitä se silloin kertoisi itse pimeästä aineesta? Eikö tässä tapahtuisi vuorovaikutusta pimeän aineen ja sähkömagneettisen ympäristön kanssa? Olisiko silloin mahdollista, että itse pimeä aine voisi muodostaa tuon sähkömagneettisen vuorovaikutuksen johdosta joitain rakenteita itsensäkin kanssa? Eli olisiko pimeällä aineella sitten jokin rakenne hiukan ns. näkyvän aineen tavoin? Terveisin Juhani Ylä-Lapista.
-
Eusa sanoo:
Syksy:
”gravitaatio ei niinkään vaikuta ajan kulkuun kuin kuvaa ajan kulkua.”
Tuo on taidokkaasti sanottu. Kenttäaspektillahan massakenttä, inertiakenttä ja gravitaatiokenttä ovat tismalleen sama asia. Ja kyseessä on energiansiirtomäärä suhteessa tilan määrään, joka näkyy hitautena. Menikö oikein?
-
Sorry kehno suomi; piti sanoman: energiansiirtomäärä suhteessa tilan määrään, mikä ilmiönä näyttäytyy ulkoiselle havaitsijalle hitautena.
-
Eusa:
”Menikö oikein?”
Ei. tämä riittäköön tästä.
-
Jos toiveita saa esittää, niin kuvaus teorian ja käytännön eroista olisi kiinnostava tulevissa postauksissa. Itse en esim hahmota miten kokeellisesti voidaan osoittaa että avaruus on kaareva tai vaihtoehtoisesti että kappaleiden välillä vaikuttaa voima. Samoin on asian laita kun kappaleiden välinen etäisyys kasvaa, niin onko kyse avaruuden laajenemsesta vai kappaleiden liikkeestä avaruudessa. Mikä on näissä asioissa teoreettisen ja kokeellisen fysiikan suhhde? Vai ovatko nämä edes relevantteja asioita?
-
Juha:
Ks. kohta ”Selityksiä ja ennustuksia” yllä.
Laajenemisesta on hieman tämän merkinnän kommenteissa, ei tosin ehkä tyydyttävästi:
https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/kohti-nakymatonta-valoa/
Ks. myös http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/rajaton_kasvu
-
Juhani Harjunharja:
(Huomasin nyt, että nähtävästi tähän laittamani kommentti on hukkunut jonnekin.)
En ole lukenut kyseistä artikkelia, joten en osaa kommentoida.
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Jälkeen jääneistä
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Nynnyjen hautajaiset
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Suoraviivaista
-
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Paikan täyttäminen
Vastaa
Pimeys, hyödyttömyys, avaruus ja seksi, muutos, ajatus, valo
Perjantaina 20.3. on auringonpimennys, ja puhun Utsjoella sen jälkeen kello 13 tapahtumassa Utsjoen pimennys ja pilkki aiheesta ”Auringonpimennyksestä pimeään aineeseen: todellisuus näkyvän tuolla puolen”. Tilaisuus on maksuton.
Torstaina 26.3. pidän kello 16.30 tilaisuudessa Työelämän tarpeisiin vastaamaton tapahtuma Helsingin yliopiston 375-vuotisjuhlan kunniaksi luennon aiheesta ”Sata vuotta yleistä suhteellisuusteoriaa – mitä me siitä hyödymme?”. Tilaisuuden järjestää Vapaa yliopisto liikaa lukeville. Muita luennoitsijoita ovat mm. oikeusantropologi Reetta Toivanen ja lähi-idän tutkija Jaakko Hämeen-Anttila. Luennot pidetään kadulla.
Lauantaina 28.3. kello 20 alkaen vastailen kysymyksiin Long Playn ja Heurekan tapahtumassa Avaruus ja seksi kulttuuriareena Gloriassa. Muina vastaajina ovat lääkäri Erkki-Pekka Helle, filosofi Tuomas Nevanlinna ja seksologi Leena Väisälä. Kysymyksiä voi jättää etukäteen yllä olevasta linkistä. Tilaisuus on maksuton.
Tiistaina 31.3. kello 16.30 juttelen Tiedekulmassa filosofi Paavo Pylkkäsen kanssa siitä, miten yleinen suhteellisuusteoria mullisti maailmankuvan sata vuotta sitten, ja miten käsitykset ihmisen paikasta maailmassa ovat muuttuneet kuluneen sadan vuoden aikana. Tilaisuuden juontaa fysiikan filosofian tutkija Suvi Tala. Tilaisuus on maksuton.
Torstaina 15.4. puhun yleisestä suhteellisuusteoriasta, Einsteinista ja tieteestä tapahtumassa Think. Helsinki, think!. Tilaisuudessa esiintyvät myös skeptikko James Randi, hiukkasfyysikko Tara Shears, stand-up –koomikot Reginald D. Hunter ja Jamie MacDonald sekä biotieteilijä Iiris Hovatta. Esitykset ovat englanniksi. Tilaisuus alkaa kello 18, liput maksavat 60 euroa.
Torstaina 23.4. kello 15 puhun Joensuussa tiede-, ympäristö- ja teknologiafestivaali SciFestissä aiheesta ”Maailmankaikkeuden vanhin valo ja kvanttigravitaatio”. Tilaisuus on maksuton.
Päivitys 1 (02/04/15): Tiedekulman tilaisuuden tallenne on laitettu julki.
Päivitys 2 (21/04/15): Joensuun esiintyminen on peruttu.
Mikä mahtaa olla kantasi B-Mesonien hajoamisessa havaittuihin poikkeamiin, joista mm täälläkin linkatussa http://resonaances.blogspot.fi/ blogissa on jo muutamaan otteeseen mainittu. Ilmeisesti virallisista tarkkuusrajoista uudelle löydölle ollaan vielä jonkin matkan päässä, mutta olen käsittänyt fyysikoiden olevan toiveikkaita tämän suhteen.
M Hiltunen:
Noita mesonifysiikan poikkeamia ilmestyy silloin tällöin. Teoreettisten ennusteiden tekeminen mesoneille on kuitenkin vaikeampaa kuin alkeishiukkasille, ja ennusteissa on melkoisia epävarmuustekijöitä. Niinpä yleensä tarkemmin katsoessa on huomattu, että havainnot ja teoria ovatkin sopusoinnussa.
Kannattaa siis seurata, mitä tuolle poikkeamalle tapahtuu, mutta sitä ei voi pitä merkkinä uudesta fysiikasta ennen kuin teoreettinen epävarmuus on selvitetty.
En tosin tunne mesonifysiikkaa ollenkaan, asiaa paremmin tunteva Tommaso Dorigo on samoilla linjoilla:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/spring_flukes_new_3sigma_signals_from_lhcb_and_atlas-154210
Olisi kiinnostavaa kuulla vastaus seuraaviin kysymyksiin.
(a) mihin kaikkeen törmäyksen energia jakautuu, kun hiukkasia syntyy.?
(b) ovatko kaikki törmäyksessä syntyvät hiukkaset aitoja hiukkasia, vai syntyykö samalla myös ”puolittaisia” hiukkasia, joiden elinaika on vähäinen ja joita ei koskaan tulla lukemaan mihinkään hiukkasluetteloon?
(c) Onko kaikkien syntyneiden varauksellisten hiukkasten yhteenlaskettu sähkömäärä sama kuin törmäytettyjen hiukkasten?
(d) Hiukkasista puhutaan myös tiettyjen kenttien eksitaatioina. Mistä nämä kentät törmäyksen tapahtuessa ilmestyvät ja miten niistä syntyvät hiukkaset saavat ominaisuutensa kuten energian, eliniän, spinnin, sähkövarauksen jne.?
(e) Ovatko syntyvät ominaisuudet heti täsmällisiä, vai täytyykö syntyvissä hiukkasissa tapahtua jotain sitä ennen?
(f) voidaanko sanoa, että vakuumi tunnetaan jo täysin, vai onko siinä vielä olennaisia ongelmia ratkaistavana?
(g) Kuopion yliopistossa pitämässään esitelmässä Enqvist käsittääkseni havainnollisti näkyvää ainetta vakuumin pintavaahtona. Voitaisiinko sanoa, että emme ole varsinaisesti vakuumin pintavaahtoa, vaan vakuumin sisään ”faasitransitiossa” syntyneitä ”näkyviä” alueita?
(h) Voidaanko sanoa, mihin luonnon ominaisuuteen perustuvat törmäyksessä syntyvien hiukkasten hiukkaslajit?
Olisi todella mukava kuulla vaikka lyhyet vastaukset. Netistä yksinkertaista suomenkielistä selitystä on vaikea löytää millään mieleen tulevalla hakusanalla. Monet yleistajuiset kirjat kertovat tapahtumista menemättä ylläoleviin yksityiskohtiin, joista juuri tarvitsisimme tietoa..
Pentti S. Varis:
Vastaan lyhyesti.
a) Hiukkasten lepoenergiaan (eli massaan liittyvään energiaan) ja liike-energiaan.
b) En ymmärrä, mitä ”aito” hiukkanen tarkoittaa. Lyhyt elinikä ei estä hiukkasen havaitsemista, uudet hiukkaset havaitaan useimmiten niiden hajoamistuotteiden perusteella.
c) Kyllä.
d) Kentät ovat aina olemassa.
e) En ymmärrä kysymystä.
f) Avoimia ongelmia on vielä, suurimpana tyhjön energia, ks. http://www.tiede.fi/artikkeli/blogit
/maailmankaikkeutta_etsimassa/paljon_tyhjasta
g) En ymmärrä kysymystä.
h) En ymmärrä kysymystä.