Arkisto
- syyskuu 2023
- elokuu 2023
- kesäkuu 2023
- toukokuu 2023
- huhtikuu 2023
- maaliskuu 2023
- 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
- 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
- maaliskuu 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
Myötä- ja vastoinkäymisissä
Pimeä aine on selittänyt ja ennustanut onnistuneesti useita erilaisia havaintoja. Toistaiseksi kuitenkin kaikki todisteet pimeän aineen puolesta perustuvat siihen, miten sen gravitaatio vaikuttaa aineen ja valon liikkeisiin. Pimeän aineen hiukkasen löytäminen varmistaisi, että selitys on todella oikea.
Pimeää ainetta on etsitty monin konstein: on syynätty pimeän aineen hiukkasten ja antihiukkasten annihilaation tai hajoamisen merkkejä taivaalta sekä Maan ja Auringon ytimestä, tutkittu pimeän aineen syntymistä hiukkaskiihdyttimissä, luodattu sen vaikutuksia tähtien kehitykseen sekä neutronitähtien rakenteeseen ja törmäyksiin, sekä odotettu sen tönäisyjä maan alla. Toistaiseksi pimeästä aineesta ei ole löytynyt kiistattomia todisteita, kiisteltyjä kylläkin.
Koeryhmä nimeltä DAMA on jo vuosia väittänyt löytäneensä pimeän aineen, mutta muu tiedeyhteisö ei ole vakuuttunut. Yleensä havaintoihin liittyvissä erimielisyyksissä on kyse joko siitä että signaali on uusi, joten mahdollisia systemaattisia virheitä ei ole ehditty syynätä (kuten valoa nopeampien neutriinojen ja BICEP2:n gravitaatioaaltojen tapauksessa), tai siitä että ne eivät ole tilastollisesti merkittäviä, joten lukuja voi tulkita eri suuntiin. DAMAn kohdalla on toisin: koeryhmä on kerännyt dataa vuodesta 1995 asti, ja signaali on samanlainen vuodesta toiseen. Ryhmän maaliskuussa julkistamien uusimpien tulosten myötä DAMA on ilmoittanut löytäneensä pimeän aineen hiukkasen nyt jo 99.999999999999999999999999999999999996% todennäköisyydellä.
Ongelmana on se, että yksikään muu ryhmä ei ole pystynyt toistamaan havaintoja. DAMA on yksi monesta kokeesta, joka etsii merkkejä siitä, että pimeä aine tönii tavallista ainetta. Jos pimeää ainetta on olemassa, niin sitä on kaikkialla Linnunradassa, myös Maapallon kohdalla. Niinpä pimeän aineen hiukkaset toisinaan törmäävät tavallisen aineen hiukkasiin. Tätä on verraten helppo tutkia: otetaan koepala, eristetään se häiriöistä ja odotetaan, tuleeko potkuja.
Pimeä aine vuorovaikuttaa tavallisen aineen kanssa heikosti, ja potkujen tahti ja riippuu siitä, millaisesta hiukkasesta on kyse. Tällä tavalla ei löydä aksioneja, steriilejä neutriinoja eikä heksakvarkkeja, mutta menetelmä on omiaan nynnyjen kaltaisten hiukkasten näkemiseen.
Vaikka nynnyt vuorovaikuttavat heikosti, ongelmana ei ole tönäisyjen havaitseminen, vaan niiden erottaminen taustakohinasta. Kaikki aine on radioaktiivista, ja ydinten hajoamisessa syntyvät hiukkaset tärisyttävät koepalaa koko ajan.
Useimmat kokeet erottelevat pimeän aineen ja radioaktiivisuuden signaalit mittaamalla koepalan värähtelyn lisäksi joko valosignaalin tai koepalasta irti lähtevän sähkövarauksen, tai muut kaksi signaalia näistä kolmesta. Radioaktiivisuus ja pimeä aine tuottavat erilaiset yhdistelmät värähtelyä, valoa ja sähkövarauksia. Tällaiset kokeet ovat toisinaan saaneet vihjeitä pimeästä aineesta, mutta lopulta käteen on jäänyt vain entistä vahvempia rajoja sille, miten voimakkaasti pimeän aineen hiukkaset voivat vuorovaikuttaa.
DAMA mittaa vain valonvälähdyksiä, eikä yritäkään erottaa, mitkä yksittäiset potkut ovat peräisin pimeästä aineesta. Sen sijaan koe käyttää hyväkseen liikettämme pimeän aineen tuulessa.
Pimeän aineen hiukkaset kulkevat yhtä lailla eri suuntiin, niin että keskimäärin pimeä aine on levossa Linnunradan suhteen. Kun Aurinkokunta taivaltaa Linnunradan ympäri, liikkeestä aiheutuu näennäinen pimeän aineen tuuli. Maan kiertäessä Aurinkoa kuljemme välillä tuulen suuntaan ja välillä tuulta vastaan. Pimeän aineen hiukkasia kulkee Maapallon halki enemmän tuulta vastaan käydessä ja vähemmän samaan suuntaan käydessä.
DAMA ei välitä potkujen kokonaismäärästä, vaan keskittyy niiden muutokseen ajan myötä. Se näkee maksimin kesäkuun 2. päivä ja minimin puolen vuoden kuluttua siitä, juuri Aurinkokunnan ja Maan liikkeen suuntien perusteella odottaisi, jos kyse on pimeästä aineesta. Myös vuosittaisen vaihtelun muoto ja suuruus vastaa odotuksia. Sama pätee potkujen energiaan: liian kevyet tai vahvat potkut (jotka eivät oletettavasti johdu pimeästä aineesta) eivät vaihtele kuukausien myötä, ainoastaan sopivan suuruiset. Signaali selittyy kauniisti pimeän aineen hiukkasella, jonka massa on noin 10 tai 70 protonin massaa.
Jos havainnoista olisi vastuussa pimeän aineen hiukkanen, joka on niin yksinkertainen kuin mitä yleisimmin odotetaan, niin muiden kokeiden olisi pitänyt nähdä se myös. Toisin sanoen joko pimeä aine on odotettua monimutkaisempaa tai DAMAn koetulosten tulkinta on väärin.
On monia asioita, jotka vaihtelevat vuoden kiertokulussa: lämpötila, kosteus ja niin edelleen. Ne voivat periaatteessa vaikuttaa koelaitteiden herkkyyteen, ja DAMAn koepalassa tiedetään olevan Potassium40-ytimiä, joiden hajoamistuotteista tulee juuri sen suuruinen potku kuin minkä koe näkee. Koeryhmä sanoo kuitenkin käyneensä huolellisesti läpi kaikki mahdolliset tekijät. DAMAn koe sijaitsee Italiassa 1400 metriä Gran Sasso -vuoren alla, hyvin eristettynä monista häiriöistä, kuten taivaalta satavista kosmisista säteistä.
Samassa luolassa DAMAn vieressä makaa kilpailija nimeltä XENON100, eikä se ole nähnyt mitään kuukausittaista vaihtelua signaalissa. Kokeet ovat toki erilaisia. DAMAn ensimmäinen koepala oli 100-kiloinen natriumjodidikristalli, sen seuraaja DAMA/LIBRA 250-kiloinen. XENON100 käyttää nimensä mukaisesti xenonia, jota on yhteensä 165 kiloa nestemäisessä ja kaasumaisessa muodossa. Tämä saattaa selittyä sillä, että pimeän aineen hiukkaset vuorovaikuttavat eri tavalla eri alkuaineiden kanssa, koska näiden ytimissä on eri määrä protoneita ja neutroneita.
Mutta vaikka on esitetty useita malleja, jotka voivat sovittaa havainnot yhteen, se ei poista sitä, että vain DAMA näkee signaalin. Asiasta pitäisi saada riippumaton vahvistus, ja DAMAlla on hieman epämääräinen maine. Esimerkiksi tismalleen samanlaista koetta ei ole voitu toistaa, koska DAMAn kristalli on patentoitu eikä koeryhmä anna kenenkään muun tehdä samanlaista DAMA on hankkinut yksinoikeuden käyttämänsä kristalliin, eikä salli muiden hankkia samanlaista eikä valmistusmenetelmän julkistamista. (Kristallin valmistaneen yrityksen edustajan mukaan yksinoikeus on tosin jo päättynyt.) On kuitenkin suunnitteilla koe SABRE, joka käyttäisi samantyyppistä natriumjodidikristallia. Koeryhmä laittaisi yhden kristallin Gran Sassoon ja vertailun vuoksi toisen Stawellin kaivokseen Australiassa. Projekti on kuitenkin ilmeisesti vastatuulessa, ja sen toteutuminen ja aikataulu ovat epäselviä.
Jos DAMA on oikeassa, se jää historiaan yhtenä vuosisadan vaihteen merkittävimmistä fysiikan kokeista, joka oli edellä muita ja sai tunnustusta vuosikymmeniä myöhässä. Jos DAMA on väärässä, se unohdetaan esimerkkinä ennenaikaisten väitteiden ja huolimattoman analyysin vaaroista. Tässä vaiheessa ei tiedetä, miten käy: onko DAMA antanut ratkaisevia vihjeitä pimeän aineen odottamattomasta luonteesta, vai onko sen seuraaminen harharetki.
Päivitys (28/05/18): Virhe DAMAn kristallin patentista korjattu.
24 kommenttia “Myötä- ja vastoinkäymisissä”
Vastaa
Kohti viimeistä rajaa
Mustat aukot ovat olleet osa yleisen suhteellisuusteorian historiaa alusta alkaen. Albert Einstein ja David Hilbert hahmottivat teorian lopullisen muodon marraskuussa 1915. Ei kestänyt kuin kuukausi kun ensimmäisessä maailmansodassa Saksan itärintamalla palvellut Karl Schwarzschild löysi mustia aukkoja kuvaavan ratkaisun, joka nykyisin kantaa hänen nimeään. Tämä oli teorian yhtälöiden ensimmäinen täsmällinen ratkaisu. Se jäi Schwarzschildin tunnetuimmaksi saavutukseksi: hän kuoli puolen vuoden kuluttua mahdollisesti rintamalla saamaansa tautiin.
Aluksi mustia aukkoja pidettiin teoreettisina kummajaisina, joilla ei ole tekemistä todellisuuden kanssa. Ensimmäistä osviittaa toiseen suuntaan saatiin 1920-30-lukujen vaihteessa. Silloin joukko tutkijoita, tunnetuimpana Subrahmanyan Chandrasekhar, osoitti että tavallisesta aineesta koostuvat tähdet eivät voi olla vakaita, jos niiden massa on yli 1.4 Auringon massaa. Neutronitähdet voivat olla ehkä noin tuplasti raskaampia. Tämän johtopäätöksen hyväksymisessä meni aikansa, koska se tarkoittaa, että mikään ei voi pysäyttää tähden luhistumista, joten syntyy musta aukko, joita pidettiin liian kummallisina. Nykyään tulokseen suhtaudutaan tismalleen päinvastoin: se osoittaa, että mustat aukot ovat yleisiä.
Sitten 1950-luvun lopulta alkaen hahmotettiin, että mustat aukot eivät ole synkkinä yksin, vaan niiden ympärillä on kaikenlaista elämöintiä. 1960-70-luvulla ymmärrettiin, että galaksien keskustoissa lymyävät jättimäiset mustat aukot toimivat kvasaareina tunnettujen kirkkaiden purkausten energialähteenä. Nykyään tiedetään, että monien galaksien keskustassa on valtava musta aukko, joka kehittyy yhdessä galaksin kanssa.
Pitkään havainnot mustista aukoista perustuivat epäsuoraan päättelyyn: havaittiin pienessä tilassa oleva massiivinen kappale, joka ei lähetä valoa, eikä tiedetty mikä muukaan se voisi olla (vaikka jotain ideoita esitettiinkin).
Tilanne muuttui vuonna 2015, kun gravitaatioaaltojen avulla kuultiin mustien aukkojen yhtyvän toisiinsa, ja nyt törmäysten havaitsemisesta on tullut rutiinia. Gravitaatioaaltojen avulla on toistaiseksi havaittu sellaisia mustia aukkoja, joiden massa on noin kymmenen Auringon massaa, ja jotka ovat oletettavasti syntyneet tähtien romahtaessa. 2030-luvulla laukaistavaksi kaavailtu satelliittikolmikko LISA pystyy saamaan haaviin kaukaisten galaksien keskustoiden mustien aukkojen sulautumisesta syntyviä aaltoja.
Sitä ennen apajille ehtii Event Horizon Telescope, joka nimensä mukaisesti pyrkii napsaisemaan kuvan naapurustomme mustien aukkojen tapahtumahorisontin ympäristöstä. Tapahtumahorisontti on viimeinen raja, josta ei ole paluuta, yksisuuntainen pinta, jonka jälkeen on pakko kulkea alaspäin kohti keskustaa samalla vääjäämättömyydellä kuin millä mustan aukon ulkopuolella liikkuu ajassa aina eteenpäin.
Tapahtumahorisontin näkeminen on vaikeaa, koska se on tähtitieteellisessä mittakaavassa pieni. Linnunradan keskustassa oleva mustan aukon massa on noin neljä miljoonaa Auringon massaa, ja tapahtumahorisontin säde on 25 miljoonaa kilometriä. Tämä on kuudesosa Maan ja Auringon välisestä etäisyydestä. Koska musta aukko taivuttaa valoa, se näyttää 2.6 kertaa isommalta, ja itse asiassa yhdestä suunnasta voi nähdä aukon taakse asti, koska valo ei kulje suoraan.
Linnunradan keskusta on vajaan 30 000 valovuoden päässä, joten tapahtumahorisontin koko taivaalla on vain asteen sadasmiljoonasosa. Vertailun vuoksi, saman kokoiselta näyttää atomi huoneen toisella puolella ja omena Kuussa. Tämän erottamiseen, vieläpä Linnunradan keskustan pölyn läpi, tarvittaisiin teleskooppi, jonka koko on mielikuvitukselliselta kuulostava 5 000 kilometriä. Event Horizon Telescope on tällainen teleskooppi.
Maapallon harmillisen pienen säteen takia yksittäistä noin isoa teleskooppia ei tietenkään voi Maan päälle rakentaa. Event Horizon Telescope kiertää ongelman yhdistelemällä eri puolilla Maapalloa sijaitsevia teleskooppeja, jotka katsovat kohdetta samaan aikaan, muodostaen yhden jättimäisen havaintolaitteen. Tässä on omat ongelmansa, kuten se, että havaintojen tekeminen on mahdollista vain silloin, kun kaikkien kahdeksan eri mantereilla sijaitsevan teleskoopin yllä on kirkas taivas. Teleskooppi sai kuitenkin viime vuonna kerättyä kahden yön verran havaintoja Linnunradan keskustasta ja toisen mokoman galaksin M87 ytimestä. M87 on 50 miljoonan valovuoden päässä meistä, tuhat kertaa kauempana kuin Linnunradan keskusta, mutta sen musta aukko on vastaavasti tuhat kertaa massiivisempi, joten se on taivaalla saman kokoinen.
Teleskooppien havaintojen yhdistäminen vaatii huolellista analyysiä, ja kuvien odotetaan olevan valmiita myöhemmin tänä vuonna. Galaksin M87 mustan aukon ympärillä pitäisi näkyä lähellä valonnopeutta kieppuva kiekko ainetta ja siitä syntyvä hiukkassuihku. Linnunradan musta aukko sen sijaan viettää hiljaiseloa ahmittuaan kaikki käsillä olevat kappaleet, joten tapahtumahorisontin tienoo voi erottua tarkemmin.
Mustat aukot tapahtumahorisontteineen ovat tulleet tunnetuksi elokuvasta Interstellar. Elokuvan yhteydessä hehkutettiin, että siinä on ensimmäinen realistinen simulaatio mustasta aukosta. Itse asiassa ensimmäiset kuvat mustista aukoista ainekiekkoineen laski ja toteutti Jean-Pierre Luminet vuonna 1978. Siitä tehtiin lyhyt video vuonna 1991, joka havainnollistaa sitä, miltä mustaan aukkoon putoaminen näyttää. Pian pääsemme vertaamaan näitä 40 vuoden takaisia kuvia havaintoihin tapahtumahorisontin liepeiltä.
12 kommenttia “Kohti viimeistä rajaa”
-
Cargo sanoo:
Olen aina ihmetellyt, että miten se aihe siellä mustan aukon sisällä pakkautuu. Jos alkeishiukkaset menevät tiiviiseen kasaan, niin silloinhan niiden paikan jakaumat lähestyvät nollaa ja Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen mukaan liikemäärän jakauma lähestyy ääretöntä, jolloin musta aukko ei liene ainakaan kvanttimekaniikan kannalta se kaikkein vakain tiivispakkaus. Mutta jos kvanttimekaniikka antaa periksi, niin lakkaako aine olemasta tavallista ainetta, johon kvanttimekaniikka pätee; kokeeko aine siis jonkinlaisen metamorfoosin mustan aukon sisällä?
-
Syksy Räsänen sanoo:
Ei tiedetä, mitä mustan aukon sisällä tapahtuu, varsinkaan lähellä keskustaa, missä yleinen suhteellisuusteoria ei varmasti päde.
-
Eusa sanoo:
Osuvasti kiteytetty.
Vastaavasti näkökulmaa vaihtaen voimme todeta, ettei normalisoitu yleinen suhteellisuusteoria voi sisältää mustia aukkoja eikä varsinkaan sisältöistä singulariteettia. Schwarzschildin ratkaisu on siis hyvin todennäköisesti vailla kunnollista merkityksellistä pätevyysaluettaan.
Onko muita laajasti omaksuttuja teoriatulkintoja, joissa teoria itse rajoittaa pätevyysaluettaan, eivät havainnot?
-
En tiedä, mikä on ”normalisoitu yleinen suhteellisuusteoria”, mutta mustat aukot ovat sen pätevyysalueen rajojen sisällä, singulariteetit eivät. Schwarzschildin ratkaisulla on laaja pätevyysalue, se kuvaa esimerkiksi Maapallon aiheuttamaa aika-avaruuden kaarevuutta.
On toki lukuisia teorioita, joiden pätevyysalue tiedetään rajalliseksi sisäisten teoreettisten ongelmien takia, esimerkiksi hiukkasfysiikan Standardimalli.
-
-
-
-
Erkki Kolehmainen sanoo:
Jos musta aukko kasvaa riittävän nopeasti, se myös säteilee eli ei olekaan täysin musta!
https://newatlas.com/fastest-growing-black-hole/54612/
-
Tuossa on kysymys siitä merkinnässä mainitsemastani asiasta, että mustan aukon ympärillä oleva aine hohtaa, ei varsinaisesti musta aukko itse.
-
-
Sunnuntaikosmologi sanoo:
Kuinka monta mahdollista kohdetta EHT:n operaattorien listalla on ? (mainitsit kaksi)
-
Vain nuo kaksi. Ne ovat ainoat tunnetut mustat aukot, joiden koko on tarpeeksi iso. (Linnunradassa on mustia aukkoja lähempänäkin kuin keskustassa, mutta ne ovat paljon pienempiä.)
-
-
Jernau Gurgeh sanoo:
Tervehdys, Syksy.
Tämä ei liity merkintään, mutta on toive tulevaksi postaukseksi, jos et ole aiemmin kirjoittanut tästä. (Ja koet aiheen mielenkiintoiseksi.)
Olet kirjoittanut paljon pimeästä energiasta ja aineesta, ja niiden yhteydessä jonkin verran myös TeVeSistä ja MONDista. En muista kuitenkaan, että olisit isommin mainostanut Erik Verlinden entrooppista gravitaatiota sekä emergenttiä gravitaatiota.
Kysymys onkin, että kuinka sinä suhtaudut noihin Verlinden papereihin ja kuinka niihin yleisemminkin suhtaudutaan fyysikoiden keskuudessa.
Jos niissä on jotain järkeä, niin olisi kiva lukea aiheesta kirjoituksesi.
-
En ole Verlinden entrooppiseen gravitaatioon tutustunut hänen ensimmäistä artikkeliaan pidemmälle, se ei houkuttanut seuraamaan pidemmälle.
Yleisesti ottaen emergentti gravitaatio on mielenkiintoinen idea, jota olen vain sivunnut, https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/aika-avaruuden-atomit/ . Katsotaan palaanko siihen suoremmin vielä.
-
-
Tämä tulee vähän aloituksen sivusta, mutta kun katselin noita Verlinden ideoita, niin törmäsin seuraavaan videoon, jossa visualisoidaan hienosti mustaa aukkoa: https://www.youtube.com/watch?v=8ovRZuv5Lo8&feature=youtu.be&t=21m7s
Tuossa selitetään kivasti, miksi mustaa aukkoa kiertävä aine muodostaa kuvion, joka on nähtävissä esim. Interstellar-elokuvassa, eli kyse on Einsteinin renkaasta, joka vääntää valon kulkua. Lisäksi matka mustan aukon tapahtumahorisontin sisään etäisyyden funktiona on mielenkiintoinen.
Ja koska Verlinden puhuu informaatiosta Universumin peruspalikkana, niin tuli Dr. Räsäselle spekulatiivinen kysymys: Jos termodynamiikan 2. lain mukaan informaatiolla on taipumus levitä, ja toisaalta pistemäisen hiukkasen liiketilan informaatio sisältyy paikkaan ja liikemäärään, niin voisiko ”yhden hiukkasen systeemin” entropia selittää Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen ja edelleen kvanttimekaniikan? Jos siis informaatio hiukkasen paikasta tarkentuu, niin informaatio liikemäärästä tulee hajaantua, ettei systeemin entropia vähene. Tällöin esim. vetyatomin stationaariset tilat vastaisivat systeemiä kuvaavan informaation entropian ajasta riippumattomia tasapainotiloja.
-
Muistutettakoon, että tämä kommenttiosio ei ole paikka omien fysiikan ideoiden esittelemiseen.
-
DAMA ei myöskään ole avannut tulosanalyysiaan useista pyynnöistä huolimatta. Jos kyseessä olisi heidän omasta mielestään todella varmalla pohjalla oleva tulos, luulisi että avoimuus ei tuottaisi ongelmia.
Kiitos tästä uutisen evaluoinnista, joka on esimerkillisen selkeä ja kiihkoton asiantuntijan avaus ei-asiantuntijalle monia kiinnostavasta aiheesta. Erityisen hyvin on esillä se, että sekä havaintoihin että niiden puuttumiseen voi olla useita eri syitä.
DAMAn haluttomuus antaa muiden valmistaa identtistä koepalaa kuulostaa epäilyttävältä. Toisaalta on tietenkin niin, että pimeän aineen löytäjää odottava palkinto on niin haluttu, että ehkä se yksinään selittää tieteelle vieraan salailun. Toisaalta jos kukaan ei pysty toistamaan koetta, ei sitä palkintoakaan heru.
Pimeän aineen olemassaolo siis perustellaan sillä että tiettyjä syvän taivaan havaintoja ei voi selittää ellei ole jotain suurta ylimääräistä gravitaation lähdettä.
Oman aurinkokuntamme ympyröissähän on painovoimaa, asteroidien ja planeettojen liikettä, y.m. mitattu erittäin suurella tarkkuudella. Miksei pimeän aineen paikallisesta gravitaatiovaikutuksesta ole mitään puhetta ?
Aurinko ja planeetat ovat paljon tiheämpiä kuin Linnunradan aine (mukaan lukien pimeä aine) keskimäärin, joten he hallitsevat Aurinkokuntaa. Pimeästä aineesta aiheutuvat korjaukset kappaleiden liikkeisiin ovat paljon nykyisten mittausten tarkkuuden alapuolella.
Pimeä aine ei klimppiydy yhtä tehokkaasti kuin tavallinen aine, koska se ei pysty säteilemään energiaa pois ja jäähtymään. Kaasun jäähtymiseen liittyvä kutistuminen on keskeistä tähtien synnyssä.
Voisivatko DAMAn tulokset selittyä laitteistoriippuvalla neutriinovuon havainnoilla, jos tuollaista neutriinovuota poukkoilisi keskimäärin isotrooppisesti suhteessa galaksin haloon?
Ei. Neutriinoista johtuvat potkut ovat paljon pienempiä.
Niin, tunnetuista neutriinoista johtuvat potkut tiedetään.
https://arxiv.org/pdf/1711.04531
”Above 30 MeV, the atmospheric neutrinos start to be dominant, with measurements above 150 MeV energy, and a total flux in the ballpark of a few/cm2/s. The above window is quite important because it corresponds to a momentum transfer scale that is associated with the optimum sensitivity region of dark matter detectors, such as large xenon-based detectors. Therefore, if there is an additional neutrino or neutrino-like component of dark radiation, the bottom of the direct detection ’neutrino floor’ can be closer than expected.”
Ehkä pimeää ainetta ei havaita sen takia, ettei kyseessä ole aine vaan aika-avaruuden ominaisuus, esim. rakenteellinen hilavirhe, joka antaa ylimääräistä kaarevuutta. En nyt spekuloi enempää, mutta kysyisin, että onko noiden havaitojen takana pakko olla massallinen hiukkanen?
Toinen vaihtoehto on se, että yleinen suhteellisuusteoria ei päde.
Olen ollut paljon tekemisissä patenttien kanssa. Patentit rajoittavat vain kaupallista hyödyntämistä. Tieteellisissä kokeisssa ja ei-kaupallisissa prototyypeissä voi käsittääkseni käyttää vapaasti mitä tahansa teknologiaa joka toimii. Olisiko tässä jokin vivahde jota en huomaa?
Kiitos huomautuksesta! Tarkistin asian, ongelmana ei ole patentti (joka ei taida edes olla DAMAlla), vaan se, että DAMA on hankkinut yksinoikeuden kristalliin, eikä salli yrityksen kertoa miten se on valmistettu, eikä valmistaa sellaista kenellekään muulle.
Olin aiemmin lukenut väitteitä, että yksinoikeus on ikuinen, mutta vuonna 2016 yrityksen kristallitutkija on kertonut, että yksinoikeusaika on jo loppunut:
https://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/PT.3.3229
Näin se varmaan on. Ketään ei tietenkään voi painostaa paljastamaan teknisiä salaisuuksia, vaan kilpailijoiden on keksittävä kiteen tuottamisen niksit itse.
Minulla ei ole kokemusta patenteista, mutta olen ymmärtänyt, että patenttihakemuksessa pitää olla kaikki tieto siitä mitä ollaan patentoimassa. Esimerkiksi valmistusaineet ja/tai valmistusmenetelmä, prosessi (resepti). Muutenhan patenttia ei voida hyväksyä ellei tiedetä mitä patentoidaan. Ja kaikki tämä eli patentti on julkista tietoa.
Edellä mainittu nimenomaan aiheuttaa pienille tekijöille tilanteen, että heidän ei kannata patentoida keksintöjään, koska silloin he joutuvat paljastamaan sen kaikille (isoille pelureille) eikä heidän resurssit riitä valvomaan patenttirikkomuksia, se kun jää aina patentinhaltijan omalle kontolle. (On parempi pitää omat reseptit salaisena ja toivoa, että isoilla pelureilla menee mahdollisimman kauan aikaa selvittää ne omin voimin.)
Yritän siis sanoa, että tuo kristallin koostumus ja sen valmistusmenetelmä pitäisi olla juuri patentin takia julkista tietoa ja sen voisi siten valmistaa joku muu yritys kuin tuo joka toimittaa kristallit DAMAlle. Tässä oletuksena siis aiempi kommentti, jossa todetaan että patentti ei suojaa tieteelliseen tarkoitukseen käytettävää teknologiaa. Eli DAMAn ja heille kristallin toimittavan yrityksen ei pitäisi mitenkään pystyä estämään tätä, vaikka heillä on kahdenvälinen sopimus.
Eri asia sitten on, mikä taho tai yritys tällaiseen lähtisi mukaan.
En siis tiedä, onko tuosta kristallista patenttia. Mutta vaikka se olisi julkinen, valmistustavan toteuttaminen alusta alkaen vain patentin pohjalta ei välttämättä ole helppoa.
Räsänen: Ongelmana on se, että yksikään muu ryhmä ei ole pystynyt toistamaan havaintoja.
Eikö tämä ole epäviisasta (tyhmää?) toimintaa. JOS tosiaan DAMA on löytänyt pimeää ainetta niin tässä olisi ainesta todennäköisesti tulevaan Nobeliin. Jos muutkin (ja yleisesti tiedeyhteisö) olisi vakuuttunut, että pimeä aine on tällä (tai jollain läheisesti vastaavalla) tavalla löytynyt, niin DAMAhan olisi silloin se ensimmäinen ja oikeutettu palkintoon (näinhän Nobeleissa toimitaan). Siis miksi estäisi muitakin toteamasta samaa samalla menetelmällä? Vai olenko kokonaan hakoteillä?
Tätä SABREn johtaja Frank Calaprickin ihmettelee linkkaamassani Physics Todayn artikkelissa:
https://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/PT.3.3229
”DAMA ei välitä potkujen kokonaismäärästä, vaan keskittyy niiden muutokseen ajan myötä. Se näkee maksimin kesäkuun 2. päivä ja minimin puolen vuoden kuluttua siitä, juuri Aurinkokunnan ja Maan liikkeen suuntien perusteella odottaisi, jos kyse on pimeästä aineesta. Myös vuosittaisen vaihtelun muoto ja suuruus vastaa odotuksia. Sama pätee potkujen energiaan: liian kevyet tai vahvat potkut (jotka eivät oletettavasti johdu pimeästä aineesta) eivät vaihtele kuukausien myötä, ainoastaan sopivan suuruiset. Signaali selittyy kauniisti pimeän aineen hiukkasella, jonka massa on noin 10 tai 70 protonin massaa.”
Tämä on erittäin mielenkiintoista. Ovatkohan havainneet mitään vaihtelua sen mukaan mikä vuorokauden aika on tai sen mukaan missä Kuu on suhteessa Maapalloon ja Aurinkoon?
En tiedä.
”koeryhmä on kerännyt dataa vuodesta 1995 asti, ja signaali on samanlainen vuodesta toiseen”
Eli ilmeisesti esim. Jupiterin sijainti ei vaikuta signaaliin ollenkaan?
Ei ole mitään syytä, miksi vaikuttaisi. Tämä ei ole astrologiaa, vaan tiedettä.