Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Zagadnienie ciemnej materii to jedna z najciekawszych zagadek współczesnej nauki, nad którą głowi się i astronomia, i fizyka kwantowa. Większość osób już słyszała, że ciemna materia miałaby wypełniać przestrzeń kosmiczną, że nie świeci, więc nie potrafimy jej zaobserwować. Na jej istnienie wskazuje jedynie fakt, że oddziałuje grawitacyjnie ze zwykłą, naszą materią. Jej istnienie wypełniało by także lukę w teoretycznych obliczeniach masy, jaką powinien zawierać Wszechświat oraz wyjaśniało wiele grawitacyjnych anomalii w obserwowanym kosmosie.

Podejmowane są oczywiście próby zarejestrowania jej obecności. Dotychczas odnotowano dwa eksperymenty, których wyniki mogłyby świadczyć o istnieniu tej hipotetycznej materii. Nie są one jednak pewne, ani potwierdzone, na razie również nic nie wyjaśniają. Tymczasem australijski fizyk z Uniwersytetu w Melbourne, Robert Foot, uważa, że zarówno niepewne wyniki eksperymentów, jak i inne własności ciemnej materii można wyjaśnić, uznając, że jest to tzw. materia lustrzana.

Hipotetyczna lustrzana materia miałaby być odbiciem naszej ze złamaniem tak zwanej symetrii parzystości P. Parzystość to w fizyce zmiana znaku fali lub pola spowodowana zmianą znaku jednego z jej argumentów: współrzędnych przestrzennych (P), kierunku upływu czasu (T) lub ładunku elektrycznego ©. Hipoteza symetryczności mówi, że cząstki poddane zmianie parzystości powinny się zachowywać tak samo. Jednak zmiana parzystości P powoduje, że cząstki zachowują się zupełnie inaczej: zmienia się działanie tzw. sił słabych. To zupełnie, jakby nasze lustrzane odbicie zachowywało się inaczej, niż my.

Według większości teorii, zaraz po Wielkim Wybuchu wszystkie rodzaje materii występowały w równych ilościach, później jednak, z jakichś powodów, ich liczba zaczęła się różnicować. Lustrzana materia może być kojarzona z antymaterią, która też jest odwrotnością naszej, tyle że pod względem ładunku elektrycznego. O ile jednak materia i antymateria reagują ze sobą najgwałtowniej, jak można - ulegają wzajemnemu zniszczeniu, wydzielając ogromne ilości energii; o tyle materia nasza z materią lustrzaną reaguje bardzo słabo. Tak słabo, że mogą się wręcz wzajemnie przenikać. Jej promieniowanie jest dla nas niedostrzegalne, można jej obecność zaobserwować jedynie dzięki sile przyciągania, która działa między nimi normalnie. Brzmi znajomo? Zupełnie jak teoretyczna ciemna materia.

Teoria sugeruje jednak, że możliwe jest zaobserwowanie bardzo delikatnych oddziaływań pomiędzy materią zwykłą i lustrzaną. Dwa eksperymenty: DAMA oraz CoGeNT dały wyniki, które można interpretować jako oznaki zderzeń cząstek materii zwykłej i lustrzanej. Wg modelu Foota cząstki te mogą się zderzać dzięki zjawisku zwanemu mieszaniem kinetycznym fotonów i fotonów lustrzanych, tłumaczyłoby ono wyniki eksperymentów. Plazma złożona z lustrzanych cząsteczek stanowiłaby główną składową galaktycznych halo, czyli tam, gdzie „ukrywa się" poszukiwana ciemna materia. Potrzebne są jednak dalsze, dokładniejsze eksperymenty, które pozwoliłyby przetestować model zaproponowany przez Roberta Foota.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Już poza oryginalnym doniesieniem, a także żeby nie robić kobyły, kilka ciekawostek, czego się oczekuje po tej lustrzanej materii.

 

Jednak tak zwana Anomalia Pioneera nie jest dowcipem naukowców. Pod koniec lat 90. amerykański astronom John D. Anderson i jego koledzy z  Jet Propulsion Laboratory zajmowali się analizą trajektorii lotów sond Pioneer 10 i Pioneer 11. Wielkim zaskoczeniem dla świata astrofizyków było odkrycie, że oba pojazdy zboczyły z trasy. Jakaś zagadkowa siła przyciągała Pioneery do Słońca. Inaczej mówiąc hamowała je w trakcie drogi poza nasz układ gwiezdny.

 

Prędkość obu sond spada o około 10 kilometrów na sto lat. Z pozoru więc efekt hamujący jest nieznaczny i powoduje go siła dziesięć miliardów słabsza od grawitacji. Ale przez nią obydwa Pionieery są o 400 tysięcy kilometrów bliżej Słońca niż być powinny. Działanie Anomalii Pioneera wykryto również w badaniach nad ruchem innych sond kosmicznych, m.in. Galileo i Ulysses. […]

 

ekspresowy Voyager 1 także zwalnia w trakcie swej drogi poza Układ Słoneczny. W 1998 roku poruszał się z prędkością 61 tysięcy kilometrów na godzinę. Pięć lat później o ponad siedemset kilometrów wolniej. Podobnie reagują cząstki wiatru słonecznego, które w rejonie heliopauzy potrafią zwolnić z 700 tysięcy mil na godziną do nawet do nawet 100 tysięcy mil na godzinę. […]

 

Niedawno oryginalną hipotezę zaproponowali wspólnie dr Robert Foot z University of Melbourne i dr Saibal Mitra z uniwersytetu w Amsterdamie. Uważają oni, że to lustrzana materia jest hamującą siłą, która zwalnia lot ziemskich sond pozasłonecznych. Lustrzana materia miałaby otaczać cały nasz układ słoneczny w odległości około 100 jednostek astronomicznych. Ze wstępnych kalkulacji wynika, że jest jej w naszej przestrzeni tyle, że dałoby się z lustrzanych cząstek skleić mniejszą planetę (ekwiwalent 200 tysięcy zwierciadlanych atomów wodoru w centymetrze sześciennym).

 

Teoria lustrzanej materii to efekt analiz danych dostarczonych przez sondę Near-Shoemaker, która obserwowała asteroidę Eros. Wynika z nich, że cała powierzchnia tej planetoidy pokryta jest lustrzaną materią. Nie jest ona antymaterią, ale czymś w rodzaju „odbicia” normalnej materii, typem równoległego zorganizowania cząsteczek, niejako równoważących masę wszechświata. […]

 

(Adam Synowiec, Nowa Fantastyka, 2007)

 

Jak widać, jest tu nasz znajomy pan Foot. :D

 

Czyżby więc obok nas mogły istnieć lustrzane galaktyki, gwiazdy, planety,

a może nawet żywe istoty? Jeśli tak, to w jaki sposób mogą umykać one naszej

uwadze, a przede wszystkim „szkiełku i oku” naukowców? Okazuje się, że jest to

zupełnie możliwe, ponieważ modele teoretyczne materii lustrzanej przewidują, że

powinna ona oddziaływać ze zwykłą materią niemal1 wyłącznie grawitacyjnie.

Lustrzane cząstki posiadają więc w sposób naturalny podstawowe atrybuty tzw.

ciemnej materii: nie emitują promieniowania elektromagnetycznego, a podlegają

grawitacji. Istnienie ciemnej materii stanowi z kolei jedną z głównych zagadek

współczesnej fizyki. Liczne obserwacje doświadczalne, gromadzone od kilkudzie-

sięciu lat, wykazują bowiem, że obok znanej nam materii, której obecność można

wykryć poprzez emitowane przez nią promieniowanie elektromagnetyczne, we

Wszechświecie występuje również „materia ciemna”, pozbawiona tej ostatniej

cechy. Miałaby ona składać się z cząstek, które dotychczas nie zostały zarejestro-

wane przez nasze instrumenty. Co więcej, materii ciemnej powinno być co naj-

mniej kilkakrotnie więcej niż „świecącej”. Warto jednak zastrzec, że do statusu

ciemnej materii kandyduje, oprócz materii lustrzanej, jeszcze co najmniej kilka

egzotycznych cząstek, przewidywanych przez inne teorie.

 

(Tadeusz Lesiak, Czy istnieje lustrzany świat?) Tamże dalej:

 

Jednym z największych osiągnięć ostatnich lat, dokonanych przez badaczy

kosmosu, była obserwacja planet występujących poza Układem Słonecznym.

Obecnie znamy ich już ponad sto. Podobnie jak w przypadku MACHO, także

i tutaj okazało się, że własności tych odległych od nas planet są nietypowe dla

zwykłej materii. Znaleziono bowiem wśród nich zaskakująco dużo planet o roz-

miarach i składzie chemicznym bardzo przypominających Jowisza, ale krążących

wokół macierzystych gwiazd po niezwykle ciasnych orbitach, o rozmiarach nawet

kilkakrotnie mniejszych od orbity „naszego” Merkurego. Według naszej obecnej

wiedzy, „zwykłe” planety typu gazowych gigantów nie powinny powstawać w tak

bliskiej odległości od swoich gwiazd, gdyż panująca tam bardzo wysoka tempera-

tura uniemożliwia ich formację. Na nieco naciąganą wygląda hipoteza, że planety

te tworzą się odpowiednio daleko od swoich gwiazd, a potem przemieszczają się

w ich pobliże. Brak bowiem przekonującego mechanizmu takiej migracji. Tym-

czasem przyjęcie założenia, że te planety zbudowane są z materii lustrzanej, po-

zwala w pełni uzasadnić ich – egzotyczne dla zwykłej materii – własności.

 

A niedawno pisaliśmy o odkrytej planecie, która ma inne właściwości chemiczne, niż przewidują teorie, czyżby też była z lustrzanej materii?

 

Przyjęcie założenia o resztkowym oddziaływaniu elektromagnetycznym mię-

dzy zwykłą materią a lustrzaną dość nieoczekiwanie objaśnia zagadkę istnienia

nietypowych meteorów. Ich niezwykłość przejawia się na trzy sposoby. Po pierw-

sze, są one widoczne dopiero tuż nad Ziemią. Tymczasem większość meteorów,

wchodząc w ziemską atmosferę z ogromną prędkością rzędu 30 km/s, rozgrzewa

się bardzo szybko i świeci najjaśniej w jej górnych warstwach. W miarę opadania

ci kosmiczni goście topią się i rozpadają na mniejsze kawałki, co powoduje

znaczne obniżenie ich jasności. Dwie pozostałe egzotyczne cechy omawianych

meteorów to gwałtowne, wybuchowe wydzielanie dużych ilości energii tuż nad

Ziemią, prowadzące często do pożaru na jej powierzchni, oraz brak jakichkolwiek

odłamków. Zarówno zwykłe jak i nietypowe meteory mają przy tym tuż przed

upadkiem stosunkowo małą prędkość, wynoszącą około l km/s. Są więc wówczas

na tyle chłodne, że nie powinny wzniecić pożaru po upadku na Ziemię.

Te trzy cechy nietypowych meteorów stałyby się zrozumiałe, gdyby były one

zbudowane z materii lustrzanej. Kula takiej materii mogłaby wejść w ziemską

atmosferę niezauważona, rozgrzewając się powoli w całej swojej objętości (zwy-

kła materia rozgrzewa się powierzchniowo w wyniku tarcia), dzięki wyjątkowo

słabemu oddziaływaniu resztkowemu. Dokładne obliczenia wskazują, że proces

ogrzewania lustrzanego meteoru powinien być na tyle powolny, że nie może do-

prowadzić do jego stopienia i rozpadu przed upadkiem na Ziemię. Dopiero tuż

przed nim temperatura obiektu staje się na tyle duża, że można zaobserwować

jego świecenie pochodzące od zwykłych cząstek, rozgrzanych poprzez oddziały-

wania z ich lustrzanymi krewniakami. Wkrótce potem nagromadzona w ognistej,

lustrzanej kuli energia zostaje gwałtownie wydzielona w sposób wybuchowy.

Przypomina to nieco efekt rozlania gorącego, płynnego ołowiu na chłodny grunt.

Tak gwałtowne zjawisko może powodować pożary oraz powalenie drzew na

znacznym obszarze. Powstałe przy tym odłamki materii lustrzanej są nieobserwo-

walne dotychczas stosowanymi metodami detekcji. Najważniejszym, choć nie

jedynym, przedstawicielem klasy tych nietypowych zdarzeń jest słynny meteor

Tunguski. Jego upadek dnia 30 czerwca 1908 roku spowodował powalenie około

2100 km2 syberyjskiej tajgi, nie zostawiając przy tym po uderzeniu krateru ani

odłamków.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Robert Foot, UWAŻA, że zarówno niepewne wyniki  eksperymentów, jak i inne własności ciemnej materii można  wyjaśnić, uznając, że jest to tzw. materia lustrzana. 

:D :D ;) i to mi się podoba w astrofizyce.Nowsza hipoteza chce być lepsza od starszej hipotezy.

Plus za oryginalnie-adekwatny tytuł artykułu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bajkopisarze w natarciu  :D , jak wystawię rękę za okno w samochodzie przy 100km/h to mi zmarznie, a nie rozgrzeje się - przemyślcie to sobie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

:D :D ;) i to mi się podoba w astrofizyce.Nowsza hipoteza chce być lepsza od starszej hipotezy.

 

A jest jakaś „starsza” hipoteza? Wydawało mi się, że na razie to nie ma żadnej (choć sa konkurencyjne).

Share this post


Link to post
Share on other sites

:-\ nie urodziły się jednocześnie,więc jest różnica wieku.

na razie to nie ma żadnej (choć sa konkurencyjne).

? ? ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dlaczego zaczynając czytać miałem wrażenie że pojawi się meteoryt tunguski i proszę pojawił się w treści.

Kosmici też mogą być z materii lustrzanej i nas obserować. Ba, co tam kosmici,

duchy to przecież nic innego stworzenia z materii lustrzanej. Jakże to pojemny termin, można to włożyć wszystko o czym nauka nie wie.

Lustrzana materia może być kojarzona z  antymaterią

Napisałbym "nie powinna być kojarzona z antymaterią ponieważ to nie to samo"

Hipoteza symetryczności
Symetryczność to termin matematyczny a nie jakaś hipoteza. Można napisać "zasada symetryczności". Jeśli byłaby hipoteza symetryczności to po złamaniu by już jej nie było. Hipoteza to coś nie udowodnionego, jeśli zostanie złamana to nie ma już hipotezy, tak samo jak gdy zostanie potwierdzona.

Nikt nie mówi o hipotezie budowy atomu.

"Hipoteza symetryczności" - 1 wynik w google-Kopalnia wiedzy :D

Nie ma takiego sformułowania.

Aha i jeszcze jedno, jeśli jakieś ciało jest pokryte na powierzchni "materią lustrzaną" to nie oddziaływuje cała ta powierzchnia, a środek ciała jak najbardziej. Czyli meteroryt pokryty lustrzaną materią zachowa się jak mniejszy meteoryt z normalnej materii ponieważ środek jak najbardziej będzie oddziaływał i był widoczny.

Share this post


Link to post
Share on other sites

? ? ?

 

Istnienie innych hipotez jest wspomniane w źródłowym tekście, ale nie są wymienione.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hipoteza musi być oparta na obserwacjach i eksperymentach, których interpretacja ma wymiar poszlak - nie dowodów. Może zatem stać się jedynie źródłem pomysłów na rozwiązanie problemu. Samo sformułowanie nowej hipotezy niczego jeszcze nie oznacza.

Zawsze w tym kontekście zastanawiałem się nad nadmiernie ograniczającym działaniem zasady brzytwy Ockhama. Ta zasada dotyczy bowiem tego, co znamy. Wyklucza uwzględnianie tego, co jest tylko pomysłem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ta 'hipoteza' to sparafrazowanie rozdziału jednej z książek P.Dicka i moim zdaniem nowego absolutnie nic nie wnosi. Przynajmniej dopóki nie zaczną nam się nagle pojawiać subkwarkowe potwory.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Współczesne zegary optyczne pracują z dokładnością 1 sekundy na 20 miliardów lat. Dlatego też naukowcy z USA, pracujący pod kierunkiem Juna Ye z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii postanowili wykorzystać tę precyzję oraz niezwykłą stabilność wykorzystywanych w nich kryształów krzemowych do uściślenia zakresu potencjalnych interakcji zachodzących pomiędzy ciemną materią a cząstkami i polami Modelu Standardowymi.
      O ciemnej materii wiemy niewiele. Mamy jedynie pośrednie dowody na jej istnienie, gdyż widzimy wywierane przez nią efekty grawitacyjne w skali galaktycznej i kosmologicznej. Jednym z elementów, które dotychczas wymykają się naukowcom poszukującym ciemnej materii są spodziewane oscylacje stałych fizycznych, jakie powinny zachodzić na styku ciemnej materii oddziałującej z cząstkami Modelu Standardowego. Ye i jego zespół zdali sobie sprawę, że jeśli za pomocą zegara optycznego nie uda się zaobserwować takich oscylacji, oznacza to, że siła interakcji ciemnej materii z materią jest znacznie mniejsza niż obecnie przyjmowana.
      Poszukiwania ciemnej materii prowadzone są w wielu laboratoriach na świecie. Cząstkami ciemnej materii mogą być hipotetyczne aksjony czy WIMP-y (słabo oddziałujące masywne cząstki) o masach sięgających 100 GeV. Jednak Amerykanie postanowili przyjrzeć się drugiemu krańcowi masy. Wykorzystali zegar optyczny do poszukiwania możliwych interakcji pomiędzy ciemną materią a materią przy masach znacznie poniżej 1 eV czyli o 500 000 razy mniejszych niż masa elektronu w czasie spoczynku.
      Zegary optyczne to rodzaj zegarów atomowych. Wykorzystują one drgania atomów strontu. Częstotliwość ich pracy jest bezpośrednio związana z niektórymi stałymi fizycznymi, co pozwala dokonywać niezwykle precyzyjnych pomiarów ewentualnych zmian.
      Ye i jego zespół użyli więc zegara optycznego do poszukiwania jakichkolwiek zmian stałej struktury subtelnej (α), która opisuje siłę oddziaływań elektromagnetycznych. W tym celu porównali częstotliwość drgań atomu strontu z krzemową wnęką optyczną. Częstotliwość obu jest definiowana przez α oraz inną stałą fizyczną, masę spoczynkową elektronu (me).
      Jednak w obu przypadkach zależności pomiędzy stałymi są różne, zatem ich stosunek do siebie pozwala na określenie ewentualnych zmian α. Używano już zegarów atomowych pracujących z częstotliwościami mikrofalowymi do określenia granic siły oddziaływania ciemnej materii. Nasza praca to pierwsza próba wykorzystania zegara optycznego do znalezienia oscylacji świadczących o istnieniu ciemnej materii, mówi Ye.
      Naukowcy porównali więc częstotliwość wnęki optycznej do częstotliwości zegara optycznego i dodatkowo użyli też częstotliwości wodorowego masera. Co prawda urządzenie to nie pozwala na tak precyzyjne pomiary jak zegar optyczny, jednak bazuje on na innym stosunku częstotliwości do α i me, a dzięki porównaniu tych właściwości z danymi krzemowej wnęki można sprawdzać ewentualne oscylacje wartości me. O ile oscylacje wartości a wskazywałaby na oddziaływania pomiędzy ciemną materią a polem elektromagnetycznym, to oscylacje me ujawniłyby jej interakcje z elektronem.
      Wykorzystanie w pomiarach krzemowej wnęki optycznej pozwala dodatkowo skorzystać z jej stabilności. Większość takich wnęk jest wykonanych ze szkła, które jest nieuporządkowanym amorficznym ciałem stałym. Nowa generacja krzemowych wnęk optycznych wykonanych z pojedynczego kryształu krzemu utrzymywanego w temperaturach kriogenicznych powoduje, że są one o cały  rząd wielkości bardziej stabilne. To podstawowa zaleta naszej pracy, mówi Colin Kennedy, jeden z autorów badań.
      Tak jak się spodziewano, nie zaobserwowano oscylacji podstawowych stałych fizycznych spowodowanych oddziaływaniem z ciemną materią. Oznacza to, że dla cząstek ciemnej materii o masie od 4,5 x 10-16 aż do 1 x 10-19 eV możliwa siła oddziaływań definiowana przez α jest nawet pięciokrotnie mniejsza niż obecnie zakładana. Dla stałej me i cząstek o masie 2 x 10-19 po 2 x 10-21 eV siła ta jest nawet 100-krotnie mniejsza.
      Ze szczegółami można zapoznać się w pracy Precision Metrology Meets Cosmology: Improved Constraints on Ultralight Dark Matter from Atom-Cavity Frequency Comparisons

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Proponowany przez nas mechanizm wskazuje, że ilość ciemnej materii mogła zostać określona podczas kosmologicznej zmiany fazy, mówi doktor Michael Baker z University of Melbourne. Jest on współautorem nowej teorii dotyczącej pochodzenia ciemnej materii we wszechświecie. Praca, opisująca jak rozszerzające się bąble we wczesnym wszechświecie zdecydowały o ilości ciemnej materii, została opublikowana na łamach Physical Review Letters.
      Takie przejścia fazy miały miejsce we wczesnym wszechświecie i są podobne do bąbli gazu powstających w gotującej się wodzie. Wykazaliśmy, że cząstkom ciemnej materii jest bardzo ciężko dostać się do wnętrza tych bąbli, co pozwala na wyjaśnienie ilości ciemnej materii obserwowanej we wszechświecie, dodaje Baker.
      Zamiast tego cząstki ciemnej materii odbijają się od powierzchni bąbli i ulegają szybkiej anihilacji. Gdy okres przejścia fazowego się kończy, bąble łączą się i pozostaje jedynie ta ciemna materia, której udało się wcześniej trafić do ich wnętrza. To ma wyjaśniać ilość ciemnej materii widocznej obecnie we wszechświecie. W wyniku działania takiego mechanizmu pozostają cząstki ciemnej materii o masach liczonych od TeV po przekraczające PeV.
      Wiemy, że ciemna materia istnieje i niewiele więcej. Jeśli składa się ona z nieznanych cząstek, to jest szansa, że wykryjemy je w laboratorium. Wtedy będziemy mogli określić ich właściwości, takie jak masa czy interakcje z innymi cząstkami, dodaje Baker.
      Prace, w których brali udział też profesorowie Andrew Long z Rice University oraz Joachim Kopp z CERN i Uniwersytetu w Moguncji, wskazują na nowy cel dla eksperymentów mających na celu znalezienie ciemnej materii. Bardzo ekscytującym aspektem naszej teorii jest fakt, że pasuje ona do cząstek ciemnej materii, które mają masę znacznie większą niż większość innych kandydatów, jak np. słynne WIMP (słabo oddziałujące masywne cząstki), na których skupiała się znaczna część dotychczasowych badań. Nasza teoria wskazuje, że poszukiwania cząstek ciemnej materii można rozszerzyć na większe masy, mówi profesor Kopp.
      Nowa teoria może być niezwykle ważna dla przyszłości badań naukowych w Australii. W stanie Victoria w byłej kopalni złota powstaje właśnie Stawell Underground Physics Laboratory. Ta położona kilometr pod powierzchnią ziemi instalacja będzie pierwszym podziemnym laboratorium fizyki cząstek na Półkuli Południowej. Będą tam prowadzone liczne eksperymenty, mające na celu znalezienie ciemnej materii. Nowe badania mogą pomóc w ich zaprojektowaniu i przeprowadzeniu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z Uniwersytetu w Sztokholmie i Instytutu Fizyki im. Maxa Plancka zaproponowali rewolucyjny sposób na zarejestrowanie istnienia ciemnej materii. Uczeni chcą wykorzystać plazmę i specyficzną antenę do zarejestrowania aksjonów. Jedna z teorii mówi, że jeśli aksjony istnieją, to właśnie one mogą tworzyć ciemną materię.
      Szukanie aksjonów jest jak dostrajanie radia. Trzeba ustawić antenę tak, by złapać odpowiednią częstotliwość. W tym wypadku zamiast muzyki 'usłyszymy' ciemną materię, przez którą podróżuje Ziemia. Przez ostatnie trzy dekady, od czasu nadania im nazwy przez Franka Wilczka, aksjony były jednak ignorowane i nie poszukiwano ich metodami eksperymentalnymi, mówi główny autor obecnych badań, doktor Alexander Millar z Uniwersytetu w Sztokholmie.
      Z przeprowadzonych właśnie badań wynika,że wewnątrz pola magnetycznego aksjony powinny wytwarzać niewielkie pole magnetyczne, które można wykorzystać do wywołania oscylacji w plazmie. Te oscylacje wzmocnią sygnał z aksjonów, dzięki czemu możemy uzyskać lepsze 'aksjonowe radio'. Zwykle podobne eksperymenty prowadzi się w rezonatorach, jednak to, co proponują uczeni ze Szwecji i Niemiec ma olbrzymią zaletę – brak tutaj ograniczeń co do możliwości wzmacniania sygnału. Różnica jest taka, jak pomiędzy próbami złapania sygnału z krótkofalówki albo z radiowej wieży nadawczej.
      Bez zimnej plazmy nie może dojść do konwersji aksjonów w światło. Plazm odgrywa tutaj podwójną rolę. Tworzy środowisko pozwalające na konwersję i dostarcza plazmonów zbierających energię przemienionej ciemnej materii, mówi doktor Matthew Lawson ze Sztokholmu. To całkowicie nowy sposób poszukiwania ciemnej materii, który pozwoli na poszukiwanie w zupełnie niebadanych obszarach jednego z najlepszych kandydatów do tego miana, dodaje Millar.
      Rolę 'aksjonowego radia' ma odegrać coś, co naukowy nazwali 'drucianym metamateriałem'. Ma to być zbiór przewodów cieńszych od ludzkiego włosa, które mogą być poruszane, by zmienić częstotliwość drgań plazmy. Jeśli umieści się je wewnątrz silnego magnesu, takiego, jakie są używane w maszynach do rezonansu magnetycznego, 'druciany metamateriał' stanie się bardzo czułą anteną nasłuchującą aksjony. Urządzenie takie zostało nazwane haloskopem plazmowym.
      Naukowcy z Uniwersytetu w Sztokholmie i Instytutu Maxa Plancka prowadzili co prawda badania teoretyczne, ale ściśle przy tym pracowali z grupą eksperymentatorów z Berkeley. Teraz Amerykanie zajmują się pracami koncepcyjymi nad odpowiednim eksperymentem i mają nadzieję, że w najbliższej przyszłości uda im się zbudować odpowiednie urządzenie do poszukiwania aksjonów. Haloskopy plazmowe to jeden ze sposobów na poszukiwanie aksjonów. Fakt, że ludzie zajmujący się badaniami eksperymentalnymi tak szybko zainteresowali się naszą pracą jest bardzo ekscytujący i daje nadzieję, że zostaną przeprowadzone odpowiednie eksperymenty, cieszy się Millar.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Physical Review Letters.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Instytut Radioastronomii im. Maxa Plancka w Bonn zaproponowali nowy eksperyment, dzięki któremu mamy dowiedzieć się więcej na temat interakcji pomiędzy ciemną materią, a materią. Ich propozycja została opublikowana na łamach Physical Review Letters.
      Przed około 400 laty Galileusz stwierdził, że w polu grawitacyjnym ziemi wszystkie ciała doświadczają takiego samego spadku swobodnego. Niedawno przeprowadzony eksperyment z użyciem satelity potwierdził uniwersalność swobodnego spadku w polu grawitacyjnym Ziemi z dokładnością 1:100 bilionów.
      Takie eksperymenty pozwalają jednak przetestować tylko uniwersalność zasady swobodnego spadku w odniesieniu do materii. Tymczasem zwykła materia stanowi niewielką część materii wszechświat.
      Jako, że nie znamy natury ciemnej materii, nie wiemy w jaki sposób może ona oddziaływać z materią, jakie siły wchodzą tutaj w rachubę. Czy interakcja pomiędzy materią a ciemną materią odbywa się za pomocą czterech znanych rodzajów oddziaływań podstawowych (grawitacyjne, elektromagnetyczne, silne, słabe) czy też mamy tu do czynienia z hipotetycznym dodatkowym oddziaływaniem, nazwanym „piątą siłą”.
      Naukowcy z Bonn proponują zweryfikowanie istnienia „piątej siły” za pomocą gwiazdy neutronowej. Są dwa powody, dla których pulsar w układzie podwójnym pozwala na przeprowadzenie nowatorskich badań oddziaływania pomiędzy materią a ciemną materią. Po pierwsze, gwiazda neutronowa składa się z materii, której nie możemy odtworzyć w laboratorium. Jest ona wielokrotnie bardziej gęsta niż jądro atomowe, złożona niemal w całości z neutronów. Ponadto niezwykle silne pola grawitacyjne wewnątrz gwiazdy neutronowej, miliard razy silniejsze niż pole grawitacyjne Słońca, może znakomicie wzmacniać interakcje z ciemną materią, mówi Lijing Shao z Instytutu im. Maxa Plancka.
      Orbity pulsarów w układach podwójnych można precyzyjnie mierzyć. W niektórych przypadkach znamy orbitę takiej gwiazdy z dokładnością większą niż 30 metrów.
      Zespół naukowy z Bonn postanowił przetestować swój pomysł wykorzystując w tym celu pulsar PSR J1713+0740 oddalony od Ziemi o około 3800 lat świetlnych. To jeden z najbardziej stabilnych znanych nam pulsarów. Pojedynczy obrót wokół własnej osi zajmuje mu 4,6 milisekundy, a sam pulsar krąży wokół białego karła po niemal kołowej orbicie o okresie 68 dni. To dobry obiekt do badań, gdyż im większa orbita, tym bardziej ciemna materia powinna ją zakłócać. Jeśli swobody spadek w polu grawitacyjnym ciemnej materii jest inny niż w polu grawitacyjnym białego karła (materia), to z czasem powinno dochodzić do deformacji orbity pulsara.
      Przez ponad 20 lat precyzyjnych pomiarów prowadzonych za pomocą teleskopu Effelsber i innych radioteleskopów, wykazano, że nie dochodzi do zmian orbity. A to z dużym prawdopodobieństwem oznacza, że pulsar jest w ten sam sposób przyciągany do ciemnej materii co do materii, stwierdził Norbert Wex.
      Naukowcy uważają, że jeszcze lepsze badania można przeprowadzić w miejscach gdzie, jak się przypuszcza, występuje dużo ciemnej materii. "Idealnym miejscem jest centrum galaktyki, które obserwujemy w ramach projektu Black Hole Cam. Gdy uruchomiony zostanie teleskop Square Kilometre Array będziemy mogli przeprowadzić niezwykle precyzyjne testy", mówi Michael Kramer.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po zakończeniu naszych badań wiemy o ciemnej materii mniej niż przedtem. Te słowa Marka Walkera z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics pokazują, po jak niepewnym terenie poruszamy się badając wszechświat.
      Zgodnie z obecnie obowiązującym modelem kosmologicznym wszechświat zdominowany jest przez ciemną energię i ciemną materię. Astronomowie uważają, że ciemna materia składa się z zimnych (czyli mających niską energię) egzotycznych cząsteczek, które pod wpływem grawitacji zbijają się w grupy. Po pewnym czasie ciemnej materii jest tak dużo, że przyciąga ona widoczną materię, tworząc galaktyki.
      Komputerowe modelowanie tego zjawiska wskazuje, że ciemna materia powinna być gęsto upakowana i znajdować się w centrach galaktyk. Tymczasem prowadzone przez Walkera i jego zespół badania dwóch galaktyk karłowatych wykazały, że ciemna materia jest w nich równomiernie rozłożona. Wyniki naszych badań stoją w sprzeczności z przypuszczeniami dotyczącymi struktury zimnej ciemnej materii w galaktykach karłowatych. Teorie na jej temat nie zgadzają się z uzyskanymi danymi obserwacyjnymi - dodaje Walker.
      Galaktyki karłowate są idealnymi obiektami do badania ciemnej materii, gdyż stanowi ona aż 99% ich składu.
      Walker i Jorge Peñarrubia z University of Cambridge poddali szczegółowej analizie dwie galaktyki - Karzeł Pieca i Karzeł Rzeźbiarza. Zawierają one od 1 do 10 milionów gwiazd. Są więc mikroskopijne np. w porównaniu z Drogą Mleczną, która zawiera około 400 miliardów gwiazd.
      Naukowcy zmierzyli położenie, prędkość i skład 1500-2500 gwiazd. Gwiazdy w galaktyce karłowatej roją się jak pszczoły w ulu, zamiast poruszać się po eleganckich orbitach, jak w galaktykach spiralnych. To powoduje, że określenie dystrybucji ciemnej materii jest znacznie trudniejsze - stwierdził Peñarrubia.
      Uzyskane przez uczonych dane wskazują, że w obu galaktykach ciemna materia rozkłada się równomiernie na dość dużym obszarze o średnicy kilkuset lat świetlnych.
      Jeśli galaktyka karłowata byłaby brzoskwinią, to standardowy model kosmolgiczny mówi, iż ciemna materia stanowi jej pestkę. Tymczasem badane przez nas dwie galaktyki nie mają pestek - dodaje Peñarrubia.
      Na razie nie wiadomo, jak wytłumaczyć ten fenomen. Już wcześniej sugerowano, że wskutek interakcji pomiędzy materią a ciemną materią ta druga może się rozprzestrzeniać, jednak współczesne symulacje komputerowe nie wskazują, by takie zjawisko miało miejsce w galaktykach karłowatych. Badania Walkera i Peñarrubii mogą być sygnałem, że albo materia wpływa na ciemną materię bardziej, niż sądzimy, albo też ciemna nie jest zimna.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...