Arkisto

Kesäöiden kohinaa

30.6.2016 klo 14.56, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua

Viime joulukuussa CERNin LHC-kiihdyttimen kokeet ATLAS ja CMS ilmoittivat kumpikin nähneensä tavallista enemmän fotonipareja, joiden yhteenlaskettu energia oli noin 750 GeV (yhden GeVin energia vastaa suunnilleen yhden protonin massaa). Tämä saattaa olla osoitus siitä, että LHC:n protonitörmäyksissä syntyy hiukkanen, jonka massa vastaa 750 GeVin energiaa, ja joka hajoaa kahdeksi fotoniksi. Tällainen löytö mullistaisi hiukkasfysiikan.

Aiheesta ilmestyi viikossa kymmeniä tieteellisiä artikkeleita, ja puolessa vuodessa niitä on kertynyt yli 600. Yksi syy intoon on se, että molemmat kokeet näkivät toisistaan riippumattomasti saman asian, vaikka niiden data ei yhdessäkään riittänyt siihen, että uutta hiukkasta voisi sanoa varmaksi. Kollegani Jester onkin kieli poskessa jakanut palkintoja tutkijoille, jotka ovat keränneet sadoittain viittauksia teoreettisilla selityksillään ilmiöstä, jota ei ehkä ole olemassa. (Hän on itsekin osallistunut kisaan kahden artikkelin voimalla.)

Maaliskuussa huhuttiin, että uuden data-analyysin myötä signaali olisi kirkkaampi, melkein niin selkeä, että voitaisiin julistaa hiukkanen löydetyksi. CMS:n mukaan signaalin voimakkuus nousikin, mutta ATLAS ei julkaissut kaikkia tuloksiaan, ja tarkempia uutisia jäätiin odottamaan.

Nyt koeryhmillä on käytössään kaksinkertainen määrä dataa joulukuuhun verrattuna, ja ne ovat aloittaneet sen setvimisen. Lisäksi LHC käynnistyi taas toukokuussa, ja se tahkoo törmäyksiä päivät yöt sellaista tahtia, että elokuussa datan määrä saattaa olla taas kaksinkertaistunut. Jahtiin on liittynyt ATLASin ja CMS:n seuraksi kolmaskin detektori, TOTEM (jossa fysiikan tutkimuslaitos on mukana, kuten CMS:ssäkin).

Koeryhmien nähtyä kesäkuussa uuden datan on alkanut kiertää huhuja, joiden mukaan fotonipareja oli syntynyt aiemmin vain sattumalta odotettua enemmän, eli uutta hiukkasta ei ole. Viimeistään elokuun ICHEP-konferenssissa signaalin pitäisi erottua kohinasta.

3 kommenttia “Kesäöiden kohinaa”

Lentotaidoton sanoo:

2.7.2016 19:24

Niin Lundista ei mitään uutta:

The timing of the LHCP meeting is too early to have new physics results from the latest, 2016, data.

Ainoastaan tämä (toisesta aiheesta): The LHCb collaboration are presenting, for instance, new results about tetraquarks and pentaquarks, the new class of particles discovered last year.

Seuraavaksi:
The next big event for LHC physics results is planned for early August in Chicago, at the ICHEP 2016(link is external) conference.

https://home.cern/about/updates/2016/06/lhcp2016-latest-results-lhc-experiments

Ja väärä hälytys:
http://thescienceexplorer.com/universe/discovery-new-lhc-particle-likely-false-alarm

Vastaa
Eusa sanoo:

6.8.2016 13:32

Kuinka todennäköistä on, että Higgsin bosonin massa saadaan: 400/3 * protonin massa? Ja että jollain tapaa esiin nousseet kaiut 800 * protonin massa?

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  9.8.2016 22:50
  
  Hiukkasfysiikassa ei ole noin yksinkertaisia numeerisia yhteyksiä massojen välillä, ne määräytyvät monimutkaisemmin.
  
  Vastaa

Vastaa Peruuta vastaus

Aallot ajua lisää

22.6.2016 klo 23.07, kirjoittaja Syksy Räsänen
Kategoriat: Kosmokseen kirjoitettua , Kosmologia

Viime kuussa Helsingissä vieraillut LIGO-tutkimusryhmän jäsen Stefano Foffa lupaili gravitaatioaaltouutisia kesäkuulle, emmekä joutuneet pettymään. Viikko sitten LIGO julkaisi toisen gravitaatioaaltohavaintonsa.

LIGOn ensimmäinen havaintokausi kesti neljä kuukautta, viime syyskuusta tammikuuhun. Ensimmäisen gravitaatioaaltonsa LIGO näki heti syyskuussa. Toinen aalto kulki Maapallon läpi tapaninpäivänä. LIGO saattoi nähdä niiden välissä lokakuussa kolmannenkin aallon, mutta todennäköisyys sille, että kyseessä on signaali eikä kohinaa on vain 87%, joten varmoja havaintoja on vain kaksi.

Sekä joulukuun että syyskuun aallot syntyivät kahden mustan aukon törmäyksessä. Syyskuun aukot olivat yllättävän isoja, niiden massa oli noin 30 Auringon massaa, joulukuun aukot olivat kevyempiä, 14 ja 8 Auringon massaa. Niinpä niiden lähettämät gravitaatioaallotkin olivat heikompia: törmäyksessä aukkojen massasta noin yhden Auringon verran muuttui gravitaatioaalloiksi. Tämä on vain kolmannes syyskuun törmäyksen aaltojen energiasta. LIGOn havaintoherkkyyden rajoissa oleva joulukuun aallon osa kesti sekunnin, minkä aikana 55 aallonharjaa pyyhki laitteiden läpi. Toisin kuin syyskuun aaltoa, tätä ei olisi havaittu, ellei sitä vastaavaa signaalia olisi löytynyt LIGO-ryhmän simulaatiokirjastosta. Uutta oli se, että ainakin toinen aukoista pyöri vinhaan akselinsa ympäri hyrrän lailla.

Toisen gravitaatioaallon näkeminen auttaa kartoittamaan poikkeamia yleisestä suhteellisuusteoriasta. Molemmat signaalit ovat sopusoinnussa sen kanssa, mitä suhteellisuusteoria ennustaa mustien aukkojen törmäyksistä. Teoria on kuitenkin sen verta monimutkainen, että tarvitaan lisää havaintoja kaikkien mahdollisten poikkeamien tarkkaan rajoittamiseen – tai jonkun niistä havaitsemiseen. Jotkut poikkeamat on nyt rajoitettu olemaan korkeintaan 10% luokkaa, toiset voisivat vielä olla muutaman sadan prosentin suuruisia.

LIGOn herkkyys paranee koko ajan. Tutkimusryhmä arvioi näkevänsä syksyllä alkavan puolen vuoden havaintokauden aikana ainakin kymmenen aaltoa. Ensi vuoden yhdeksän kuukautta kestävän kauden aikana haaviin pitäisi jäädä useita kymmeniä. Alun perin mustia aukkoja pidettiin eksoottisina kummajaisina. On sykähdyttävää ajatella, että jos LIGO saavuttaa suunnitellun herkkyyden, niin saamme elää aikana, jolloin mustien aukkojen törmäyksiä nähdään päivittäin.

8 kommenttia “Aallot ajua lisää”

Eusa sanoo:

23.6.2016 22:08

Voitko kuvailla suomeksi mitä tarkoitetaan ”least-damped quasi-normal mode”:lla?

Tarkoittaako se aaltoyhtälön kompleksisia ominaisarvoja vähimmän vaimentumisen tilanteessa?

Kuinka tuollainen ennuste saadaan yleisestä suhteellisuusteoriasta? Muodostuuko kvasistationaarisia tiloja ja ovatko ne fysikaalisesti tulkittavissa?

Osaatko arvioida mikä merkitys aaltohäiriöihin ja vaimennukseen on mustan aukon ympäristön muulla massajakaumalla ja voisiko aukkoon jo jotuneen aineen massajakaumalla olla merkitystä?

Eniten minua kiinnostaa yhteensulautumisen jälkeinen ringdown-vaihe.

Vastaa
1. Syksy Räsänen sanoo:
  
  23.6.2016 22:19
  
  En asiayhteydestä irrotettuna osaa kommentoida tuota termiä.
  
  En ymmärrä, mitä tarkoitat ”kvasistationaarisilla tiloilla” tässä.
  
  Mustaan aukkoon joutuneen aineen jakaumalla ei ole merkitystä, ainakaan yleisessä suhteellisuusteoriassa. Ympäristön aineen jakaumalla ei oletettavasti ole merkitystä. (On tosin ehdotettu, että syyskuussa nähdyssä törmäyksessä olisi syntynyt myös gammasäteitä, ja että tämä selittyisi siten, että mustien aukkojen lisäksi systeemissä on merkittävästi muutakin ainetta, millä voisi olla vaikutusta. Tämä on kuitenkin varsin spekulatiivista.)
  
  Vastaa
Kimmo Metso sanoo:

24.6.2016 08:23

Kiinnostaa tuo aallon etenemisnopeus.
Mikä on ollut havaittujen aaltojen etenemisnopeus?
Mikä määrittää etenemisnopeuden?
Muttuuko nopeus väliaineessa kuten valolla?
Häviääkö samalla aallosta energiaa?
Vastasi havainnot teoriaa etenemisnopeuden suhteen?

Vastaa
Syksy Räsänen sanoo:

25.6.2016 16:03

Kimmo Metso:

Gravitaatioaallot etenevät yleisessä suhteellisuusteoriassa valonnopeudella, ja havainnot ovat sopusoinnussa tämän ennusteen kanssa. Aine ei vaikuta aaltojen etenemisnopeuteen. Aallot menettävät energiaa kun ne vuorovaikuttavat aineen kanssa (muuten niitä ei voisikaan havaita), mutta gravitaatioaaltojen vuorovaikutus on niin heikkoa, että energian menetys on pieni.

Vastaa
Pentti S. Varis sanoo:

27.6.2016 20:51

Kuumassa kahvissa tai sen pinnalla nähdään useita fysiikan ilmiöitä tai niiden analogioita kuten sääilmiöitä, hiukkasfysikaalisia ilmiöitä jne. Lusikalla on helppo tuottaa myös kaikkiallinen topologinen defekti, Falaco solitoni

https://www.google.fi/search?q=falaco+soliton&biw=1152&bih=585&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&sqi=2&ved=0ahUKEwiqv9vf3sjNAhVDYJoKHULECz8QsAQIGA

Kerran näin sattumalta, miten kaksi samankokoista kahvipisaraa alkoi lähestyä toisiaan spiraaliratoja pitkin lopulta kieppuen yhteen aivan samoin kuin mustat aukot painovoima-aaltojen syntyessä. Lieneekö ilmiön energia peräisin haihtumisesta vai kahvin sisäisistä lämpövirroista, en ole vielä pohtinut.Joka tapauksessa ilmiö on hyvin harvinainen.

Vastaa
M Hiltunen sanoo:

30.6.2016 11:13

Käsittääkseni mustien aukkojen yhteensulautumisia voitaisiin käyttää Einsteinin ekvivalenssiperiaatteen pätevyysalueen testaamiseen (https://arxiv.org/abs/1604.06668) En tunne aihetta kovin perusteellisesti, mutta ilmiön suhteen lienemme lähestymässä mittaustarkkuutta jolla havaittu poikkeama tai sen puute olisivat kumpikin arvokkaita löytöjä sinänsä.
Pystytkö yhtään valottamaan asiaa ja sitä kuinka tutkimisen arvoisena tätä pidetään?

Vastaa
Syksy Räsänen sanoo:

30.6.2016 15:38

M Hiltunen:

Ekvivalenssiperiaate oli idea, jota Einstein käytti yleisen suhteellisuusteorian muotoilemisessa. Yleinen suhteellisuusteoria suurilta osin (mutta ei täysin) toteuttaa tämän periaatteen. (Oikeastaan ekvivalenssiperiaatteesta on useita erilaisia muotoja.)

Nykyaikaisesta näkökulmasta ekvivalenssiperiaate ei siis oikeastaan ole erillinen periaate, vaan yksi yleisen suhteellisuusteorian ominaisuus. Tämän ominaisuuden testaamista pidetään kyllä tärkeänä, mutta poikkeamat siitä ovat vain yksi esimerkki poikkeamista yleisestä suhteellisuusteoriasta.

Gravitaatioaaltoja käytetään poikkeamien etsimiseen yleisestä suhteellisuusteoriasta, ja ekvivalenssiperiaatetta tulee luodattua niiden myötä, mutta se ei tietääkseni ole erityisesti esillä.

Mainitsemasi artikkeli perustuu siihen ideaan, että syyskuun gravitaatioaallot ja samaan aikaan nähty gamnmasädepurkaus ovat peräisin samasta tapahtumasta, mutta ei tiedetä, onko tosiaan näin, ja ajatusta pidetään melko spekulatiivisena.

Vastaa
Paluuviite: Kosmokseen kirjoitettua | Veikkauksia piparmintun tiimoilta