Arkisto

Sekoittumista

12.10.2015 klo 03.02, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Minulta on kysytty viime tiistaina myönnetystä Nobelin fysiikan palkinnosta, joten sanon siitä lyhyesti.

Palkinto myönnettiin Takaaki Kajitalle ja Arthur B. McDonaldille ”neutriino-oskillaatioiden löytämisestä, jotka osoittavat, että neutriinoilla on massa”. Neutriino-oskillaatioista, eli neutriinojen muuttumisesta toisikseen, annettiin Nobelin palkinto jo vuonna 2002, ja kirjoitin siitä neljä vuotta sitten seuraavasti:

”Tällainen sekoittuminen on mahdollista vain kun neutriinojen massat ovat nollasta eroavia, joten neutriino-oskillaatiot ovat osoitus fysiikasta Standardimallin tuolta puolen. Vaikka tästä myönnettiinkin osa fysiikan Nobelin palkintoa vuonna 2002, löytöä ei kuitenkaan pidetä kovin ihmeellisenä, koska neutriinoiden massat olisi voinut laittaa Standardimalliin alun perinkin. Joskus neutriinojen massat katsotaankin vaivihkaa osaksi Standardimallia, kuin kyseessä olisi päivitys.”

On muuten huomionarvoista, että neutriino-oskillaatiot havaittiin alun perin kokeissa, jotka oli rakennettu etsimään protonin hajoamista, mikä olisi merkki Standardimallia laajemmista yhtenäisteorioista, ja jota ei vieläkään ole nähty. Tämä on esimerkki siitä, että ei voi ennustaa, millaisia kiinnostavia asioita kokeissa tulee vastaan. Koe voi olla parin Nobelin arvoinen, vaikka se ei löytäisi sitä, mitä lähdettiin etsimään.

Neutriinojen oskillaatiot olivat ensimmäinen laboratoriossa havaittu merkki Standardimallin tuonpuolisesta, mutta taivaalta tehtyjen havaintojen perusteella oli jo aiemmin päätelty, että on olemassa pimeää ainetta, mitä Standardimalli ei selitä. 1970-1980-luvuilla kaavailtiin, että pimeä aine voisi koostua neutriinoista, ja tässä niiden massoilla on ratkaiseva merkitys. Nykyään massat kuitenkin tiedetään niin pieniksi, että neutriinot ovat vain pieni osa pimeästä aineesta, korkeintaan prosentin luokkaa.

Kumma kyllä, lopuista 99% pimeästä aineesta ei ole vieläkään myönnetty Nobelin palkintoa, vaikka siitä on monenlaista todistusaineistoa gravitaation kautta (ja sitä etsitään monella tapaa muuten), ja keskeisiä havaintoja tehnyt Vera Rubin on vielä hengissä. Maailmankaikkeuden kiihtyvästä laajenemisestakin myönnettiin Nobelin palkinto, vaikka sen syytä ei ole tyydyttävästi ymmärretty, joten sen, että pimeän aineen hiukkasta ei etsinnöistä huolimatta ole löydetty, ei luulisi olevan esteenä.

Päivitys (12/10/15): Palkittujen nimet lisätty.

12 kommenttia “Sekoittumista”

Jyri Tynkkynen sanoo:

12.10.2015 10:34

Voisiko neutrinon spin olla vastuussa pikkiriikkisestä massasta? Vaikka esim. fotonin 1-spinillä ei voi olla massaa, ehkä leptoneiden ½-spinmillä voi???

Vastaa
Syksy Räsänen sanoo:

12.10.2015 16:27

Jari Tynkkynen:

Ei.

Hiukkasella voi olla massa, vaikka sen spin olisi 1. Fotoni on massaton siksi, että se on sähkömagneettisen vuorovaikutuksen välittäjä, ei siksi, että sen spin on 1.

Kaikkien muiden Standardimallin ainehiukkasten massa on paljon isompi kuin neutriinojen, vaikka niilläkin on spin 1/2.

Vastaa
Lentotaidoton sanoo:

25.10.2015 18:51

Kun neutrinot ja niiden oskillaatioiden mukanaan tuomat massat nyt ovat Nobelien myötä kovasti esillä, eikö olisi Syksy Räsäsenkin puolelta aiheellista selvittää hieman tarkemmin tälläkin palstalla, mistä tässä kaikessa on kysymys. Toki Syksy on aiemminkin ansiokkaasti tätä selvitellyt (ylläolevien linkkienkin mukaisesti) mutta lähinnä (vanhan) standarditeorian puitteissa.

Vaikka osaltaan hypättäisiin hieman Standarditeorian tontin ulkopuolelle (tai uudelle päivitykselle), kiinnostaisi kovasti asiantuntijan yhteenveto oikeakätisistä neutrinoista, neutraaleista fermioneista eli Majorana-hiukkasista, mahdollisesta leptoniluvun särkymisestä (ja sen vaikutuksesta kosmologiaan, baryogenesiin/leptogenesiin (sähköheikko sphaleroni), CP-symmetriarikkoon jne). Eli yleisesti Sakharovin ehtoihin.

Miksi neutrinoilla on häviävän pieni massa (ja vastaavasti Majorana-neutrinoilla mahdollisesti valtava massa)? Mistä tulevat neutrinojen massat? Ilmeisesti Higgsillä ei ole mitään tekemistä asian kanssa (vai onko?). Yhteys pimeään aineeseen? Kerro myös hypoteettisestä neutrinottomasta kaksois beta decaystä (jota ilmeisesti myös LHC:ssä jahdataan). Kerro myös kiikkulautasysteemistä (jollaisen teorian ymmärtääkseni myös Kari Enqvist on loihtinut). Jne.

Maailmanhan pitäisi olla vasen/oikea -symmetrinen. Kö?

Vastaa
Syksy Räsänen sanoo:

25.10.2015 20:04

Lentotaidoton:

Baryogeneesistä on täällä:

http://www.tiede.fi/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/aineen_synty

Voi olla, että palaan vielä oikeakätisiin neutriinoihin ja niiden yhteyteen baryogeneesiin, katsotaan.

Vastaa
Mika sanoo:

31.10.2015 14:11

Haluaisitko Syksy jossain tulevassa blogimerkinnässä kommentoida myös tätä koetta ja sen merkitystä: http://hansonlab.tudelft.nl/loophole-free-Bell-test/

Vastaa
Syksy Räsänen sanoo:

31.10.2015 14:39

Mika:

Lomittumisesta, ks. http://www.tiede.fi/blogit/maailmankaikkeutta_etsimassa/arjen_epatotuus

Vastaa
Syksy Räsänen sanoo:

31.10.2015 20:21

Taustaa on myös täällä:

https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/kahden-ikkunan-nakoala/

https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/koopenhaminan-takana/

Tuon kokeen tulos ei ole odottamaton, eikä se myöskään sulje kaikkia porsaanreikiä, osan vain.

Vastaa
Mika sanoo:

31.10.2015 22:23

Kiitos linkeistä. Olen seurannut blogejasi Tiede-lehden ajoista alkaen, joten nämä olivat tuttuja tekstejä, mutta ei kertaus koskaan pahaa tee. Voisitko vielä avata näitä jäljelle jääviä porsaanreikiä? Tutkijathan mainostivat koettaan artikkelinsa otsikossakin ”loophole-freenä”.

Arjen epätotuus -tekstissä kirjoitit ”Toisin sanoen joko spineillä ei ole koko ajan määrättyä tilaa, tai kahden mittauksen välillä on aina jokin yhteys – vaikka ne tehtäisiin niin nopeasti peräjälkeen, että valo ei ehdi matkata niiden väliä. Kvanttimekaniikassa pätee ensimmäinen vaihtoehto: hiukkasten spineillä ei ole mitään arvoa ennen kuin ne on mitattu.”

Tarkoitatko, että kvanttifysiikassa mittausten välillä ei ole aina jotain yhteyttä? Minulle muodostui esityksistä se kuva, että nimenomaan spineillä oli yhteys toisiinsa.

Vastaa
Syksy Räsänen sanoo:

1.11.2015 14:41

Mika:

Valintoja siitä, mikä spinin suunta mitataan, ei ole mahdollista tehdä riippumattomasti, koska valitsijat (ja kaikki heihin vaikuttavat ympäristötekijät) ovat olleet yhteydessä toisiinsa.

Tuo muotoilu yhteydestä on tosiaan vähän harhaanjohtava. Tarkoitin viestiyhteyttä, eli sitä, että mittaustapahtumien välillä kulkee informaatiota. (Kvanttimekaniikassa näin ei tapahdu.)

Ehkäpä palaan tähän vielä.

Vastaa
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Rajankäyntiä
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Kauneusvirheen korjaaminen
Paluuviite: Tähtitieteellinen yhdistys Ursa: Tuoreimmat

Vastaa Peruuta vastaus

Tarinoita tyhjyydessä

10.10.2015 klo 17.04, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Minua oli pyydetty puhumaan lyhyesti runouden merkityksestä maailmankaikkeudessa Käpylän kirjaston kirjakalaasissa tänään, Aleksis Kiven ja suomalaisen kirjallisuuden päivänä. Sanoin jotakin seuraavanlaista.

Mitä enemmän tutkimme maailmankaikkeutta, sitä paremmin ymmärrämme, että ei ole olemassa kosmisia merkityksiä: ei niitä voi löytää, kaikki pitää keksiä. Ainoat merkitykset ovat ne, jotka itse kehitämme ja joita yhdessä kuvittelemme, joilla täytämme maailman välinpitämättömät puitteet inhimillisyydellä.

Runoudessa on tärkeää sanojen välinen tyhjyys. Runon sanat ovat kuin arabian ja heprean konsonantteja, joiden väliin vokaalit hengittävät merkityksen.

Voi kertoa tarinoita maailmankaikkeuden historiasta ja paikastamme siinä, tarinoita, jotka antavat näennäisiä merkityksiä toisiaan seuraaville muodonmuutoksille ja aineen kasautumille, tähtien tai ihmisten muotoon.

Runoillakin voi sepittää ihmisiä ja ihmisryhmiä, keksiä kansakunnan tai antaa äänen kylän hengelle, joka yhdistää siitä itsensä tunnistavat ja sivuuttaa ne, jotka eivät koe samoin.

Niin maailmankaikkeudessa kuin runoudessa: se että asiat ovat keksittyjä, ei tarkoita sitä, etteivätkö ne olisi todellisia.