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
- 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
- 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
Heinät heinäsuovasta
Torstaina Helsingin yliopiston fysiikan osastolla oli sarja puheita LISA–projektin etenemisestä ja Suomessa sen tiimoilta tehtävästä tai samankaltaisesta tutkimuksesta. LISA on kolmesta satelliitista koostuva observatorio, joka mittaa gravitaatioaaltoja. Euroopan avaruusjärjestö ESA on päättänyt rakentaa sen, ja Yhdysvaltojen avaruusjärjestö NASA hankkeessa mukana.
LISAsta oli kertomassa tutkimusryhmän paikallisten jäsenten lisäksi Martin Hewitson, joka on LISA-ryhmän koordinaattori ja LISAn instrumenttiryhmän johtaja, sekä Antoine Petiteau, joka on LISA-ryhmän kanssajohtaja johtokunnassa, Ranskan edustaja LISAssa ja LISAn dataprosessointiryhmän johtaja.
Teknisesti LISA on erittäin vaativa projekti, ja tuntuu uskomattomalta, että se voi toimia. LISAn tavoittelemien gravitaatioaaltojen korkeus vaihtelee (kohteesta riippuen) välillä 10^(-17) ja 10^(-21) – ne muuttavat satelliittien välisiä etäisyyksiä etäisyyksiä suurimmillaan kymmenen miljardisosan miljardisosan verran. Nykyisten gravitaatioaaltodetektorien LIGOn ja Virgon näkemät gravitaatioaallot ovat tuosta heikommasta päästä, joten näin pieniä signaaleja on mahdollista havaita, ja LISAn teknologiaa on jo onnistuneesti testattu LISA Pathfinder -nimisellä koesatelliitilla.
LISA yhdistää isoa ja pientä. LISAn satelliittien etäisyys toisistaan Aurinkoa kiertävällä radalla on 2.5 miljoonaa kilometriä, ja niiden paikkaa pitää pystyä säätämään nanometrin tarkkuudella. Kunkin satelliitin sisällä on kaksi vapaasti kelluvaa detektoria, jotka lähettävät valoa toisilleen ja muiden satelliittien detektoreille. Laitteet mittaavat gravitaatioaaltojen aiheuttamia muutoksia valon matka-ajassa. Kokeen herkkyydestä kertoo se, että yksi merkittävä virhelähde on se, että noin 500 kilon painoisen satelliitin detektoriin kohdistama gravitaatiovoima ei ole samanlainen kaikissa suunnissa, minkä takia se liikkuu satelliitin sisällä.
LISAa alettiin suunnitella 1990-luvulla. Satelliittien on määrä nousta taivaalle vuonna 2034, aloittaa mittaukset vuonna 2036 ja jatkaa vähintään neljä vuotta. Satelliiteissa on tarpeeksi polttoainetta ja muita tykötarpeita vuoteen 2046 asti, ja data-analyysi jatkuu vielä sen jälkeen vaikka, kuten Martin Hewitson puheessaan totesi, ”emme kaikki ehkä ole sitä enää näkemässä”. Kokonaisuudessaan LISA-projekti kestää yli puoli vuosisataa, ja mittausten tekeminen on siitä vain pieni osa.
LISAn on tarkoitus olla päällä jatkuvasti, ja se mittaa taivasta kaikissa suunnissa. Olen aiemmin maininnut sen kohteista suunnilleen Auringon massaisten mustien aukkojen kiertoliikkeen, galaksien keskustoissa istuvien mustien aukkojen yhteensulautumisen ja Higgsin kentän kuplien törmäykset maailmankaikkeuden alkuhetkinä. Viimeksi mainitut ovat yksi kosmologian päätutkimuskohde Helsingissä, mutta niistä tuleva signaali on erittäin epävarma – ei nimittäin tiedetä, syntyykö noita kuplia ollenkaan. Sen sijaan tunnettuja kohteita on riesaksi asti.
Helsingissä Peter Johansson tutkii tietokonesimulaatioilla galaksien törmäyksiä ja galaksien keskustojen mustien aukkojen sulautumisessa syntyviä gravitaatioaaltoja. Näiden miljoonia tai miljardeja kertoja Aurinkoa raskaampien mustien aukkojen syntyä ja kehitystä ei tunneta vielä tarkkaan, ja LISA voi valaista asiaa merkittävästi. LISA on niin herkkä laite, että se havaitsee näiden jättimäisten kohteiden yhtymisen kaikkialta maailmankaikkeudesta, mistä signaalit ovat ehtineet tulla meille, eli 50 miljardin valovuoden säteeltä. Näitä törmäyksiä odotetaan tapahtuvan noin 10-100 kertaa vuodessa – tai ne siis tapahtuivat miljardeja vuosia sitten, mutta valonnopeudella kulkevat gravitaatioaallot saavuttavat meidät vasta nyt.
Yleisen suhteellisuusteorian testaamisen kannalta isojen ja pienten kohteiden yhdistelmä voi olla kiinnostavampi. Kun pieni musta aukko kiertää paljon isompaa, sen rata on erittäin monimutkainen ja se riippuu yleisen suhteellisuusteorian yksityiskohdista. Samasta syystä on vaikea selvittää, millainen gravitaatioaalto tästä tarkalleen syntyy, eli miten pieni musta aukko riepottaa avaruutta ison ympärillä viuhuessaan. Tätä ei vielä pystytä laskemaan edes parhailla supertietokoneilla, mutta vielä on 16 vuotta aikaa. LISAn odotetaan näkevän noin 1-1000 tällaista kohdetta vuodessa.
On myös kohteita, jotka tunnetaan hyvin. Linnunradassa arvioidaan olevan noin 10 miljoonaa valkoisten kääpiöiden pariskuntaa. Valkoiset kääpiöt ovat ydinpolttoaineensa loppuun kuluttaneita tähtiä, joiden massa ei ollut tarpeeksi iso (alle noin kahdeksan Auringon massaa), että ne olisivat musertuneet neutronitähdiksi. Ne ovat silti raskaita ja tiiviitä. Kun kaksi valkoista kääpiötä kiertää toistaan vinhaan, ne synnyttävät tarpeeksi gravitaatioaaltoja, että LISA näkee ne. Tässä on hyvät ja huonot puolensa.
Linnunradassa on valon avulla nähty parikymmentä valkoisten kääpiöiden paria. Niitä voi käyttää LISAn kalibrointiin, koska tiedetään tismalleen millainen signaali niistä pitäisi tulla. Ongelmana on se, että LISA pystyy erottamaan 25 000 muunkin valkoisten kääpiöiden parin gravitaatioaallot, ja loppujen noin 10 miljoonan aallot ovat taustakohinaa. Kun pannaan päälle se, että galaksien keskustojen mustien aukkojen törmäykset ja isoihin mustiin aukkoihin putoavat pienemmät mustat aukot saattavat tapahtua keskenään osittain samaan aikaan, signaalin erottaminen vaatii hienostuneita menetelmiä ja paljon laskentatehoa.
Nykyisillä gravitaatioaaltodetektoreilla ei ole tällaista ongelmaa. LIGO, Virgo ja hiljattain käynnistynyt KAGRA saavat haaviinsa noin kymmenen signaalia vuodessa, joiden kesto on sekunnin luokkaa. Kun signaalit ovat kaukana toisistaan, niiden erottaminen on helppoa. LISAssa pitää sen sijaan erotella heinät heinäsuovasta.
On säväyttävää, miten teknologia on edennyt. Muutama vuosikymmen sitten LISAn mittaamia aaltoja olisi pidetty mitättöminä ja mahdottomina mitata, mutta nyt (tai pian) niitä on taustakohinaksi asti; näin ihmeellisestä tulee arkea.
Kiinnostavinta on tietysti se, mitä ei osata odottaa. LISA saattaa löytää jotain, mistä meillä ei ole vielä aavistusta, mutta samalla on taattua, että se tuo tunnettuihin asioihin lisävalaistusta.
4 kommenttia “Heinät heinäsuovasta”
Vastaa
Raapimisjälkiä haudassa
Noin 80% maailmankaikkeuden aineesta on pimeää ainetta, eli ainetta joka on havaittu vain gravitaation kautta. Näin ainakin arvellaan: pimeä aine on lähes sata vuotta vanha idea, joka on erittäin onnistuneesti selittänyt ja ennustanut havaintoja. Mutta pimeän aineen olemassaolosta voidaan olla varmoja vasta kun se on havaittu muutenkin kuin gravitaation avulla.
On satoja erilaisia ehdokkaita sille, mitä pimeä aine on, kuten nynnyt, aksionit, steriilit neutriinot, heksakvarkit ja mustat aukot. Eri ehdokkaita voi havaita eri tavoin. Pimeää ainetta on haettu muun muassa etsimällä taivaalta hiukkasten annihilaatiosta tai hajoamisesta syntyvää säteilyä (ks. täällä, täällä ja täällä), tutkimalla syntyykö hiukkaskiihdytinten hiukkastörmäyksissä pimeän aineen hiukkasia, ja etsimällä kitkaa pimeän aineen liikkeissä. On myös esitetty, että siitä voitaisiin saada todisteita mittaamalla ensimmäisten tähtien kirkkautta.
Yksi suosituimpia pimeän aineen etsimisen menetelmiä on se, että seurataan tarkkaan laboratoriossa olevaa koepalaa (tai säiliötä täynnä nestettä ja/tai kaasua) ja odotetaan, että pimeän aineen hiukkaset potkivat siinä olevia atomiytimiä (ks. täällä, täällä, täällä ja täällä). Koe perustuu siihen, että koska Aurinkokunta (ja samalla Maa) kulkee Linnunradan pimeän aineen halki, pimeän aineen hiukkasia pyyhältää koko ajan lävitsemme.
Toistaiseksi tällaiset kokeet eivät ole löytäneet mitään, kuten eivät muutkaan pimeää ainetta etsineet kokeet. (Poikkeuksena on koe nimeltä DAMA, joka on jo pitkään väittänyt löytäneensä pimeän aineen hiukkasen.) Niinpä etsinnät suuntautuvat yhä vaikeammin löydettäviin pimeän aineen hiukkasiin ja niihin tarvitaan yhä herkempiä menetelmiä. Tähän tarvitaan uusien laitteiden lisäksi uusia ideoita.
Vuonna 2018 joukko tutkijoita tarkasteli kiehtovaa versiota tällaisista kokeista: mitä jos käytetään detektorina laboratoriossa tarkkaan valvottujen koepalojen sijaan maan syvyyksissä olevia kiviä, joihin on voinut jäädä jälkiä satojen miljoonien vuosien ajan? Idea oli esitetty jo 1980-luvulla, mutta teknologia on sittemmin edistynyt paljon.
Tutkijat nimesivät tähän tarkoitukseen käytettävät mineraalit paleodetektoreiksi. Koska etuliite paleo viittaa muinaisten aikojen elämään, geodetektorit olisi asianmukaisempi ilmaisu, mutta fyysikoilla on tapana ottaa vapaat kädet mitä termien keksimiseen tulee.
Koska pimeän aineen hiukkaset vuorovaikuttavat heikosti tavallisen aineen kanssa, ne enimmäkseen sujahtavat Maan läpi ketään häiritsemättä. Toisinaan pimeän aineen hiukkanen kuitenkin törmää atomiytimeen ja työntää sen sijoiltaan. Mitä kovemman potkun ydin saa, sitä pidemmän matkan se liikkuu. Potkun energia riippuu kahdesta seikasta (ytimen massan lisäksi): pimeän aineen hiukkasen massasta ja nopeudesta. Mitä nopeampi ja raskaampi hiukkanen, sitä kovempi potku.
Ytimen liikkeestä jää aineeseen raapaisujälki. Mitä lyhyempiä jälkiä pystytään mittaamaan, sitä kevyempien hiukkasten merkkejä voidaan nähdä. (Pimeän aineen hiukkasten nopeus Maan suhteen lienee noin 200 km/s siitä riippumatta siitä, millaisia ne ovat.)
Nykyisellä teknologialla pystytään erottamaan kivistä noin nanometerin tai kymmenen nanometrin pituisia jälkiä. (Nanometri on metrin miljardisosa.) Edelliset vastaavat pimeän aineen hiukkasia, joiden massa on suunnilleen sama kuin protonin massa, jälkimmäiset hiukkasia, joiden massa on vähän yli kymmenen protonin massaa. Tyypillisesti kymmentä protonin massaa kevyempien hiukkasten törmäyksiä on vaikea nähdä laboratoriossa tehdyissä kokeissa, koska ydinten saama energia on niin pieni, että se hukkuu taustakohinaan. (Herkkyyttä voi tosin parantaa käyttämällä hyväksi kohteen olevien molekyylien muotoja.)
Paleodetektorit voivat siis olla herkempiä kuin monet laboratoriokokeet. Niitä kuitenkin rajoittaa se, että nanometristen naarmujen havaitseminen vaatii tarkkaa syynäämistä, minkä voi tehdä vain pienille paloille. Nanometrin tarkkuuteen pääsee noin kymmenen mikrogramman hippusesta, kymmenen nanometrin jäljet erottaa noin sadan gramman murusta. Laboratoriokokeissa koepalojen massat ovat sen sijaan satojen kilojen tai tonnin luokkaa. Toisaalta laboratoriokokeiden kesto on korkeintaan kymmenen vuoden luokkaa, kun taas yli kymmenen kilometrin syvyydessä olevissa kivissä jäljet säilyvät satoja miljoonia vuosia. Kokeen pitkä kesto korvaa myös sitä, että yksittäiset törmäykset ovat harvinaisia: kun odottaa tarpeeksi kauan, naarmuja kyllä syntyy, jos sopivia pimeän aineen hiukkasia on olemassa.
Suurin ongelma on sen selvittäminen, ovatko kivissä näkyvät jäljet peräisin pimeästä aineesta. Maapallolle tulee avaruudesta korkeaenergistä säteilyä (enimmäkseen protoneita) joka iskeytyy ytimiin. Tämän takia pimeän aineen laboratoriokokeet ovat kaivoksissa tai vastaavissa paikoissa, missä maaperä suojaa säteilyltä. Paleodetektorien kohdalla kosmisen säteilyn vaikutus on mitätön kun mineraalit ovat hautautuneet yli viiden kilometrin syvyyteen.
Lisäksi Auringosta ja kauempaa tulee neutriinoja, jotka pimeän aineen lailla yleensä läpäisevät Maan, mutta joskus törmäävät ytimiin. Ne rajoittavat sitä, miten heikkoja jälkiä voi nähdä: jos pimeän aineen potkut ovat paljon pienempiä kuin neutriinoiden, ne hukkuvat neutriinokohinaan.
Kolmas vaikeus on se, että kaikessa aineessa on radioaktiivisia ytimiä, joiden hajoaminen saa aikaan jälkiä. Ne voi erotella vertaamalla jälkien yksityiskohtia. Esimerkiksi radioaktiivinen hajoaminen tapahtuu usein ketjuissa: ydin hajoaa pienemmäksi radioaktiiviseksi ytimeksi (ja muiksi hiukkasiksi), joka sitten puolestaan myöhemmin hajoaa. Eri hajoamisissa syntyvien hiukkasten energiat ovat erilaiset, joten ne jättävät erilaisia jälkiä kiveen. Niinpä hajoamisketjulla ominainen jalanjälki, jonka voi lukea kivestä.
Kun tämän kaiken laittaa yhteen, paleodetektorit ovat kuitenkin kevyitä pimeän aineen hiukkasia etsittäessä merkittävästi herkempiä kuin nykyiset laboratoriokokeet – jos kaikki sujuu kuten on kaavailtu. Tutkijat testaavat ensin menetelmäänsä jälkien lukemisesta mineraaleihin, jotka on kerätty läheltä pintaa. Jos tämä onnistuu, vuorossa on mineraalien poraaminen yli kymmenen kilometrin syvyydestä.
Jos jälkiä löytyy, voisi myös tutkia sitä, miten ne eroavat eri aikoina muodostuneissa mineraaleissa. Tätä kautta voisi saada tietoa siitä, miten pimeän aineen tiheys ja nopeus on muuttunut Maan kohdalla satojen miljoonien vuosien aikana. Tämä puolestaan kertoisi siitä, miten Linnunradan rakenne on kehittynyt. Mutta voi myös olla, että pimeän aineen hiukkanen on niin kevyt tai vuorovaikuttaa niin heikosti, että se ei merkittävästi potki ytimiä, jolloin tarvitaan toisenlaisia kokeita sen saamiseksi haaviin.
18 kommenttia “Raapimisjälkiä haudassa”
-
Erkki Kolehmainen sanoo:
Monenlaisia yrityksiä havaita pimeää ainetta on siis ollut ja on, mutta tähän mennessä ne kaikki ovat osoittautuneet vain ”tyrityksiksi”.Ja stä vaihtoehtoa, ettei pimeää ainetta olisikaan, ei edes mainita? Tästä tulee mieleen uskovien ”virtuaalitiede”. Heidän premissinsä on, että jumala on olemassa ja sitten sille etsitään todisteita. Sitä vaihtoehtoa, ettei jumalaa oliskaan, ei kerta kaikkiaan haluta tai uskalleta ajatella.
-
Syksy Räsänen sanoo:
Kannattaa lukea blogimerkintä (tässä tapauksessa ainakin ensimmäinen kappale) ennen kommentoimista.
-
Pimeän aineen vaihtoehdosta (eli muokatusta gravitaatioteoriasta) hieman täällä:
https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/luodin-jaljet/
-
-
-
Lentotaidoton sanoo:
Laittamissasi linkeissä oli mm parin vuoden takainen kirjoituksesi: ” Tämä on kiinnostava selitys, mutta pimeiden tähtien idea tekee myös ennusteita. Ne ovat hyvin kirkkaita, jopa kymmenen miljardia kertaa Aurinkoa kirkkaampia. Vuonna 2021 kiertoradalle nouseva James Webb Space Telescope voisi havaita yksittäisiä pimeitä tähtiä varhaisessa maailmankaikkeudessa.”
James Webbi tosiaan ilmeisesti kovien myöhästymisien jälkeen pääsee vuoden kuluttua matkaan. Onko tuon (2018) kirjoituksesi jälkeen tarkennuksia (linkkejä) arveluusi ” voisi havaita yksittäisiä pimeitä tähtiä”? Ns pimeät tähdethän olisivat selviä indikaattoreita pimeästä aineesta.
Entä toinen lähitulevaisuudessa laukaistava Extremely Large Telescope (ELT)?
-
Tilanne on kaiketi sama kuin ennenkin: ennusteet on, havaintoja odotellaan.
ELT:n yksityiskohtia en tunne.
-
-
Maallikko sanoo:
Onko kukaan heittänyt ilmoille ajatusta siitä, että pimeän aineen hiukkaset voisivat sijaita neliulotteisen aika-avaruutemme sijasta viidennessä, kuudennessa tai n:nnessä ulottuvuudessa ja sen vuoksi ne vuorovaikuttavat ainoastaan gravitaation välityksellä? Olisiko tällä edes merkitystä vaikka se pitäisikin paikkansa?
-
Ei tiedetä onko ylimääräisiä ulottuvuuksia olemassa, mutta se on mahdollista.
Jos niitä on olemassa, kappaleet eivät ole olemassa vain ylimääräisissä ulottuvuuksissa, vaan myös niissä.
On tutkittu paljon sellaista vaihtoehtoa, että pimeän aineen hiukkasissa on kyse tunnettujen hiukkasten korkeampiulotteisista osista.
On myös mahdollista, että maailmankaikkeutemme on neliulotteinen siivu korkeampiulotteisessa avaruudessa, ja on olemassa muita siivuja. On varmaankin tutkittu ideaa, että pimeä aine olisi niissä olevaa ainetta. En muista tällaiseen törmänneeni, mutta idea on ilmeinen. Luulen tosin, että sitä on vaikea saada toimimaan – toisella siivulla olevan aineen gravitaatio meidän suhteemme on erilaista kuin meidän siivullamme olevan aineen gravitaatio.
-
-
Cargo sanoo:
Miten symmetrisesti tuo pimeä aine on jakautunut suhteessa tavalliseen aineeseen? Jos siis pimeän aineen jakautuminen ei korreloi tavallisen aineen kanssa, niin silloin tuskin on kyse painovoimateorian kauneusvirheestä, vaan itsellisestä ainetyypistä. Toisekseen, jos pimeä aine vuorovaikuttaa kovin heikosti, niin luulisi mineraaleihin syntyvän vain elastisia pommitusjälkiä, jolloin koko analyysi on yhtä tyhjän kanssa.
-
Pimeän aineen jakauma on selvästi erilainen kuin näkyvän aineen. Juuri tämän takia on vaikea selittää havaintoja gravitaatiolakia muuttamalla, aivan kuten sanot. Aiheesta hieman täällä: https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/luodin-jaljet/
Pimeän aineen hiukkaset eivät suoraan saa aikaan naarmuja. Niiden törmäykset tosiaan luultavimmin ovat elastisia. Ne tönäisevät ytimiä sijoiltaan, ja ytimet naarmuttavat kiveä.
-
Tietämättä pimeän aineen hiukkasten kokoa, muotoa, nopeutta ja muita ominaisuuksia on täysin mahdotonta sanoa, millaisia niiden törmäysten vaikutukset ovat. En ymmärrä myöskään, mitä tarkoittavat kivien naarmut? Kun lähdetään maan pinnalta kohti maapallon ydintä lämpötila kasvaa ja aiheuttaa kivien ja muiden materiaalien atomeissa lämpöliikettä, Tämä voidaan nähdä kiteisen aineen röntgendiffraktiolla määriteyissä rakenteissa. Kuinka siis voidaan erottaa pimeän aineen hiukkasen elastisen tönimisen vaikutus tästä lämpöliikkeestä?
Tuosta n-ulotteisesta (n > 3) avaruudesta sanon, että tuskinpa se auttaa meitä ymmärtämään tätä ympäröivää todellisuutta.
-
Kuten tekstissä sanotaan, pimeän aineen hiukkasten nopeus tiedetään. Kuten tekstissä sanotaan, niiden vuorovaikutus tavallisen aineen kanssa riippuu siitä, millaisesta pimeän aineen hiukkasesta on kysymys. Monissa pimeän aineen malleissa vuorovaikutus aiheuttaa elastisen törmäyksen.
Sopivissa materiaaleissa jäljet säilyvät satoja miljoonia vuosia lämpöliikkeestä huolimatta. Yksityiskohtia löytyy artikkeleista, jotka on linkattu sanoissa ”kiehtovaa versiota”.
-
Miten pimeän aineen hiukkasten nopeus voidaan tietää. jos niitä ei ole koskaan havaittu? Sama koskee niiden törmäyksen luonnetta?
Mitä ovat nuo sopivat materiaalit? Kemistinä olen kovin kiinnostunut niistä.
-
Nopeus tiedetään Linnunradan liikkeistä. Kun katsotaan, paljonko Linnunradassa on näkyvää ainetta ja miten se liikkuu, tiedetään, paljonko pimeää ainetta pitää olla, ja myös miten se liikkuu. Pimeä aine on myös oleellinen osa simulaatioita galaksien muodostumisesta, ja niiden perusteella tiedetään, millainen sen jakauma luultavasti on. Yllätyksiä (kuten paikallisia pimeän aineen tihentymiä tms.) voi toki olla.
Törmäyksen luonteesta, ks. vastaus yllä.
Yksityiskohtia materiaaleista löytyy artikkeleista.
-
Lisäselvityksenä vielä: pimeä aine vaikuttaa gravitaation kautta samalla tavalla kuin muukin aine. Niinpä sen vaikutus galaksien muodostumiseen ja kehitykseen ei riipu siitä, millaisista hiukkasista se koostuu.
Tämän takia voidaan päätellä ja mitata sen tiheys- ja nopeusjakauma galakseissa riippumatta siitä, millaisesta hiukkasesta on tarkalleen kysymys. Vastaavasti tämä on syynä siihen, miksi on vaikea selvittää sitä, millaisesta hiukkasesta on kysymys.
Näin siis useimmissa pimeän aineen malleissa, kaikenlaisia mahdollisia poikkeuksia on toki tutkittu.
-
-
-
-
-
Erkki Tietäväinen sanoo:
Sanot näin: ”Kuten tekstissä sanotaan, pimeän aineen hiukkasten nopeus tiedetään”. Miten voidaan TIETÄÄ hiukkasen nopeus, jos sitä ei ole voitu havaita eikä mitata? Kyse lienee siis vain olettamuksesta, teoriasta joita kosmologiassa näyttää rittävän tuskallisen paljon.
-
Ks. https://www.ursa.fi/blogi/kosmokseen-kirjoitettua/raapimisjalkia-haudassa/#comment-7410
-
-
antero sanoo:
voiko pimeeää ainetta havaita heikon vuorovaikutuksen kautta
vai miten se menee?-
Jos pimeä aine vaikuttaa Standardimallin heikon vuorovaikutuksen kautta, se on paras tapa havaita se. On myös olemassa pimeän aineen hiukkasia, jotka eivät tunnen heikkoa vuorovaikutusta.
-
Vastaa
Vapaus, sivistys, itsehallinto
Juttelen maanantaina 2.3. kello 17 Tiedekulmassa tutkimuksen vapaudesta, sivistyksestä ja itsehallinnosta yliopistolla tilaisuudessa. (Facebook-tapahtuma tässä.)
Mukana paneelissa ovat myös Helsingin yliopiston kansleri Kaarle Hämeri, opiskelijavaikuttaja Sanni Lehtinen sekä kansanedustajat Atte Harjanne (vihr), Veronika Honkasalo (vas) ja Jouni Ovaska (kesk).
Keskustelua alustavat Tampereen yliopiston konsistorin jäsen Hanna Kuusela, Oulun yliopiston hallituksen jäsen Petri Lehenkari ja Helsingin yliopiston hallituksen jäsen Jukka Kekkonen.
Tapahtuman kuvaus on seuraava:
Toteutuuko tutkimuksen vapaus? Mitä tieteellinen ja taiteellinen sivistystehtävä vaatii? Entä kenelle kuuluu itsehallinto nyky-yliopistoilla?
Tilaisuudessa keskustellaan yliopistojen johtamisesta ja yliopistodemokratiasta, sivistyksen merkityksestä sekä tutkimuksen ja opetuksen vapaudesta yliopistojen arjessa kymmenen vuotta uuden yliopistolain hyväksymisen jälkeen.
Tilaisuuden järjestävät yhteistyössä Helsingin yliopiston valtiotieteellinen tiedekunta, Kohti parempaa yliopistomaailmaa -tutkimushanke (Tampereen yliopisto), Politiikasta-lehti, tiede- ja tietokirjakustantamo Vastapaino sekä Yliopistokäänne.
5 kommenttia “Vapaus, sivistys, itsehallinto”
-
Tutkimuksen vapauteen oleellisesti liittyen tilaisuudessa voisi käsitellä biofysiikan professri Arto Annilnn tapausta varsinkin, kun eräänä tilaisuuden järjestäjänä on Vastapaino, joka kustansi Annilan kirjan Kaiken maailman kvantit.
-
Mitä tarkoitat?
-
Tarkoitan sitä, että puhdasoppisuuden vahtikoirat eivät ole näköjään kuolleet sukupuuttoon. Galileo Galilei pantiin kotiarestiin, Giordano Bruno poltettiin roviolla, David Bohm ajettiin maanpakoon ja Arto Annila erotettiin kerettiläisyyden vuoksi,.
-
Mihin perustat väitteesi, että Arto Annila ”erotettiin kerettiläisyyden vuoksi”?
-
Koska Arto Annila osoittaa, ettei pimeää ainetta tarvita laajenevan maailmankaikkeuden selittämiseen. Fysiikan ns. standardimallissa pimeällä aineella on keskeinen rooli, joten tässähän sitä kerettiläisyyttä onkin riittävästi. Minun osaltani tämä debatti loppuu nyt tähän. Historia on lahjomaton tuomari ja ratkaisee tämänkin dilemman kuten on tapahtunut monta kertaa aiemminkin.
-
-
-
-
Kertoivatko LISA:a mainostaneet mitään sen tulevista kustannuksista ja kunka ne jaetaan NASA:n ja ESA:n kesken? Kuinka UK osallistuu nyt hankkeeseen Brexitin jälkeen. Entä Kiina ja Venäjä sekä muut BRICS-maat?
Kyseessä ei ollut mainostilaisuus vaan tieteellinen tapaaminen.
LISAn hinta on muutama miljardia euroa. ESA maksaa pääosan, NASA on junioriosakkaana mukana. Hankkeessa ei tietääkseni ole BRICS-maita mukana.
ESA ei ole osa EU:ta.
”Muutama vuosikymmen sitten LISAn mittaamia aaltoja olisi pidetty mitättöminä ja mahdottomina mitata, mutta nyt (tai pian) niitä on taustakohinaksi asti; – mutta vielä on 16 vuotta aikaa”.
Eli ilmeisesti luotetaan vahvasti (kylmästi?) siihen että kehitys kehittyy (16 vuodessa) ja että mittausvaikeudet voitetaan? Itsekin epäilet: ”tuntuu uskomattomalta, että se voi toimia”. Eli oliko Lisa Pathfinderin onnistuminen sittenkin ratkaisevaa? Jollei, niin käteen jää muutaman vuosikymmenen lasku.
Kommentti 16 vuodesta viittaa siihen, että isoa mustaa aukkoa kiertävän pienen mustan aukon lähettämiä gravitaatioaaltoja ei osata vielä laskea. Kyseinen ongelma liittyy siis osan signaaleista ennustamiseen, ei mittaamiseen.