Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Brytyjczycy znakomicie zawęzili masę ciemnej materii

Recommended Posts

W marcowym numerze Physical Letters B ukażą się wyniki nowych badań nad ciemną materią. Ich autorzy znacząco zawęzili limity masy, jaką może mieć cząsteczka ciemnej materii. Dzięki tym badaniom łatwiej będzie ją znaleźć. Wyniki uzyskane przez naukowców z University of Sussex wskazują, że ciemna materia nie może być ani ultralekka, ani superciężka, jak mówią niektóre teorie. Chyba, że podlega ona nieznanym nam jeszcze oddziaływaniom.

Brytyjscy naukowcy wyszli z założenia, że jedyną siłą działającą na ciemną materię jest grawitacja. Na tej podstawie obliczyli, że masa ciemnej materii musi zawierać się w przedziale od 10-3 eV do 107 eV. To znacznie węższy zakres niż postulowany dotychczas. Tym, co czyni badania profesora Xaviera Calmeta i doktoranta Folkerta Kuipersa jeszcze bardziej interesującymi, jest stwierdzenie, że jeśli masa ciemnej materii wykracza poza określony przez nich zakres, to działa na nią jeszcze jakaś siła oprócz grawitacji.

Po raz pierwszy wykorzystaliśmy to, co wiadomo o grawitacji kwantowej do obliczeń zakresu masy ciemnej materii. Byliśmy zaskoczeni, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że dotychczas nikt tego nie zrobił. Równie zaskoczeni byli recenzenci naszej pracy, mówi Xavier Calmet.

Wykazaliśmy, że ciemna materia nie może być ani ultralekka, ani superciężka – jak teoretyzują niektórzy – póki nie działa na nią nieznana nam siła. Nasze badania pomogą na dwa sposoby. Po pierwsze pozwolą skupić się na węższym zakresie mas w poszukiwaniu ciemnej materii, po drugie mogą potencjalnie pomóc w odkryciu nieznanej siły we wszechświecie.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Może i zawęzili zakres, jednak rozrzut 10 rzędów wielkości obnaża elementarny brak zrozumienia istoty rzeczy. Mimo to postulujemy istnienie czegoś, czego najprawdopodobniej nie ma, przynajmniej nie poszukiwanej formie. Bo coś musi być na rzeczy skoro obserwacje przeczą teoriom, ale czy koniecznie ciemna cząsteczka i energia?

12 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

mogą potencjalnie pomóc w odkryciu nieznanej siły we wszechświecie.

Która wykaże, że ciemna materia nie istnieje. Potem przyjdzie pora na rozprawienie się z ciemną energią, a być może obie padną przy okazji jednego odkrycia :) 

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, nurek napisał:

czy aby czarna materia to po prostu są supermasywne czarne dziury, a nie jakieś dziwne cząstki. Ostatnio doniesiono o super super wielkich dziurach o masach od 100 mld do 1000mld masy Słońca. To przecież cała galaktyka w jednej dziurze. link https://nt.interia.pl/raporty/raport-kosmos/astronomia/news-zupelnie-nowy-rodzaj-czarnych-dziur,nId,5008397

Raczej nie. Tzw. CDy oddziaływają między innymi ze znanymi nam falami/polami EM, a ten brakujący hipotetycznie byt, nazwany ''czarna materia/energia" właśnie nie oddziałuje. Jednak ma wpływ na kształt i zachowanie galaktyk. Ogólnie modele galaktyk nie spinają się z obserwacjami, zaproponowano więc podpórkę pt. 'czarna materia i energia', oczywiście z logicznego punktu widzenia ma to jakiś sens. Jednak jak uwzględniono je w modelach to znowu się nie spinało... tak więc klops. Czarna materia i energia to synonim brakujących sił lub ich rozkładu, odpowiedzialnych za kształt i formowanie się galaktyk.         

Edited by l_smolinski

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 hours ago, lester said:

Może i zawęzili zakres, jednak rozrzut 10 rzędów wielkości obnaża elementarny brak zrozumienia istoty rzeczy. Mimo to postulujemy istnienie czegoś, czego najprawdopodobniej nie ma, przynajmniej nie poszukiwanej formie. Bo coś musi być na rzeczy skoro obserwacje przeczą teoriom, ale czy koniecznie ciemna cząsteczka i energia?

Nikt nie twierdzy, że jest inaczej. O tym się nie dowiedzą, dopóki nie sprawdzą wszystkich możliwości. Era łatwiej nauki się skończyła. Chociaż nowe klasa instrumentów jak LIGO przyniosła wyniki praktycznie natychmiastowo.

 

3 hours ago, nurek said:

czy aby czarna materia to po prostu są supermasywne czarne dziury, a nie jakieś dziwne cząstki. Ostatnio doniesiono o super super wielkich dziurach o masach od 100 mld do 1000mld masy Słońca.

Sądzisz, że nikomu to do głowy nie przyszło, że to mogą być czarne dziury, których nie widać? ;) Obejrzyj jakikolwiek w miarę świeży film, najlepiej po angielsku, podsumowujący badania na czarną materią, to się dowiesz, co już sprawdzili. Czyli proponujesz zastąpić DM SLAb'ami, których też jeszcze nie zaobserwowano? Wydaje mi się, że nie będzie zgadzać się dystrybucja masy. Musiało by być ich 6x tyle co wszystkiej innej materii we Wszechświecie. DM jest wiodąca hipotezą, bo najbardziej pasuje do danych obserwacyjnych. Najlepszy dowód obserwacyjne potwierdzający DM to jest Bullet Cluster.

Swoją drogą, podobnie było z czarnymi dziurami. Długo były znane z teoretycznych rozważań i matematycznych wyliczeń, ale początkowo starano się obserwacyjnie znaleźć obiekty, które by pozwoliłyby uniknąć ich powstawania, bo wydawały się nieprawdopodobne ciekawostką matematyczną, ale w końcu je zaobserwowano. Białe karły, gwiazdy neutronowe, pulsary i czarne dziury, to są w miarę świeże odkrycia w astronomii.

 

2 hours ago, l_smolinski said:

Jednak jak uwzględniono je w modelach to znowu się nie spinało...

A co się teraz nie spina w galaktykach z DM?

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, l_smolinski napisał:

Raczej nie. Tzw. CDy oddziaływają między innymi ze znanymi nam falami/polami EM, a ten brakujący hipotetycznie byt, nazwany ''czarna materia/energia" właśnie nie oddziałuje.      

Nie wszystkie czarne dziury muszą się zachowywać tak samo. Trwają poszukiwania Pierwotnych Czarnych Dziur o masach np. 30-60 mas Słońca, czyli tzw. PBM (Primordial Black Holes), które miałyby powstać na samym początku tworzenia się Wszechświata w wyniku zapadania się "zgęstek" ciemnej materii, a ich istnienia nie tłumaczyłyby żadne znane procesy gwiazdowe.

http://www.deltami.edu.pl/temat/astronomia/astrofizyka/2018/10/10/Czy_czarne_dziury_to_ciemna_materia/

Cytat

(...) Astrometria z Gai w połączeniu z fotometrią z obserwacji naziemnych z OGLE oraz samej Gai, pozwoli na rozpoznanie soczewek wywołanych przez czarne dziury i na wyznaczenie ich parametrów, takich jak masa, prędkość czy odległość od Słońca.

Wykrycie dziesiątek czarnych dziur pozwoli po raz pierwszy na porównanie ich cech z oczekiwaniami teoretycznymi. Może okazać się, że znajdziemy dużą liczbę bardzo masywnych czarnych dziur, o masach 30 czy 60 mas Słońca, których obfitości nie uda się wytłumaczyć zwykłymi procesami gwiazdowymi. Mogą to być czarne dziury, powstałe w bardzo młodym Wszechświecie jeszcze przed powstaniem pierwszych gwiazd, kiedy to zgęstki ciemnej materii były tak duże, że zapadały się i tworzyły tzw. pierwotne czarne dziury. Możliwe, że to właśnie takie czarne dziury zaobserwowano w pierwszych detekcjach fal grawitacyjnych w 2016 roku. Potrzebujemy jednak dużo większej próbki czarnych dziur, a najlepiej na tyle pobliskich w naszej Galaktyce, aby móc odróżnić "zwykłe" gwiazdowe czarne dziury od tych pierwotnych, zbudowanych z ciemnej materii. Jest szansa, że właśnie mikrosoczewkowanie grawitacyjne i misja Gaia to umożliwią już za kilka lat.

Drugim efektem jest soczewkowanie astrometryczne. Oprócz sumarycznego pojaśnienia źródła obserwuje się też jego przesunięcie na niebie, a dokładniej, przesunięcie środka obrazów.

P.s. Mała uwaga - zamiast czarna materia/energia używa się słów ciemna materia/energia

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, cyjanobakteria napisał:

A co się teraz nie spina w galaktykach z DM?

Z tego co się orientuję to tutaj przytkało modele, ale możliwe że nie jestem na bieżąco:

https://en.wikipedia.org/wiki/Cuspy_halo_problem

https://en.wikipedia.org/wiki/Dwarf_galaxy_problem

http://www.preposterousuniverse.com/blog/2014/07/18/galaxies-that-are-too-big-to-fail-but-fail-anyway/

 

  • Upvote (+1) 2

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 hours ago, Streamer said:

Trwają poszukiwania Pierwotnych Czarnych Dziur o masach np. 30-60 mas Słońca, czyli tzw. PBM (Primordial Black Holes)

Słyszałem o PBH. Ciekawe hipoteza. Muszą mieć dość wąski zakres mas, bo inaczej albo by wyparowały w stylu Hawkinga albo nie dałoby się ich przeoczyć przez anomalie grawitacyjne oraz wpływ na inną materię. Przynajmniej taka jest oficjalna wersja. Sam się już przyzwyczaiłem do hipotez nowych cząstek, ale nigdy nie wiadomo. Jakby PBH istniały, to byłaby szansa na BH w bliższej okolicy i w bardzo odległej przyszłości może łatwiej byłoby badać tego typu obiekty. Póki co najbliższą znana BH jest w odległości około 1100 ly.

 

6 hours ago, l_smolinski said:

Z tego co się orientuję to tutaj przytkało modele, ale możliwe że nie jestem na bieżąco:

Ciekawe, muszę poczytać.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 29.01.2021 o 14:53, cyjanobakteria napisał:

Nikt nie twierdzy, że jest inaczej. O tym się nie dowiedzą, dopóki nie sprawdzą wszystkich możliwości. Era łatwiej nauki się skończyła. Chociaż nowe klasa instrumentów jak LIGO przyniosła wyniki praktycznie natychmiastowo.

LIGO pracował 15 lat zanim wykryto fale grawitacyjne. Pomysł był genialnie prosty, ale chyba największym problemem była kalibracja i osiągnięcie odpowiedniej czułości. Do tego interpretacja danych wymagała sporej mocy obliczeniowej. Do dzisiaj istnieje program Einstein@Home. Budowę rozpoczęto w 1996, a odkrycie fal grawitacyjnych ogłoszono w 2016. Przez te 20 lat wiele osób mówiło że to strata czasu i nigdy się nie uda. Nie było to ani proste, ani szybkie odkrycie, ale na szczęście ktoś był przekonany że się uda.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nad projektem pracowano od dawna, ale fale wykryto prawie natychmiast po osiągnięciu odpowiedniej czułości. Veritasium ma dobre video na ten temat, a jest to zabawna historia, bo na początku kierownik teamu nie podchodził do zebranych danych poważnie. Wydawało się nieprawdopodobne, aby tak szybko osiągnięto sukces. PhysicsGirl ma dobry wywiad z kimś z LIGO i oba kanały polecam. Znalezienie linków pozostawiam jako zadanie dla bystrzaka :) Po raz drugi fale grawitacyjne LIGO wykryło znowu wkrótce po ponownym uruchomieniu, więc wyraźnie widać, że tego typu zjawiska, choć niezmiernie rzadkie, w skali Wszechświata zachodzą praktycznie non-stop.

Co do dark matter, Youtube zarekomendowało mi dzisiaj krótkie video z przeglądem DM od Fermilab, pierwsze 6 minut, bo potem odpowiada na pytania widzów, które też są ciekawe. Fermilab ma kilka dłuższych prezentacji na ten temat, które kiedyś widziałem i też polecam.

 

Edited by cyjanobakteria
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeszcze całego nie widziałem, ale początek zapowiada się bardzo dobrze, jak wszystkie filmy od PBS SpaceTime! :) Do tego produkcja z tego tygodnia.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Odświeżyłem sobie wczoraj wywiad z PhysicsGirl, o którym wspomniałem. Trochę nie w temacie DM, ale bardzo ciekawa dyskusja o LIGO.

 

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jest kilka tematycznych kanałów dla wielbicieli fizyki (od  strony budowy materii i kosmologii):
PBS SpaceTime: https://www.youtube.com/c/pbsspacetime/videos
Fermilab, szczególnie z dr Lincolnem: https://www.youtube.com/c/fermilab/videos
Science Asylum, https://www.youtube.com/c/Scienceasylum/video
Sabina Hosselfelder, https://www.youtube.com/c/SabineHossenfelder/videos
Te powyżej są w pełni profesjonalne.
Trochę bardziej zabawowe to ( i dotyczące także fizyki dnia codziennego):
https://www.youtube.com/c/DrBecky/videos
https://www.youtube.com/c/physicsgirl/videos
https://www.youtube.com/c/veritasium/videos
no i dla dzieci, merytorycznie trochę słabszy:
https://www.youtube.com/c/inanutshell/videos

Najwyższy poziom to oczywiście Dr Lincoln z Fermilab. Każdy kanał ma swój koloryt i swoje spojrzenie na Wszechświat. Myślę że każdy z tych kanałów może swój ulubiony sposób przekazywania wiedzy wybrać.

Na DM składać się może wiele czynników a nie jeden.
PBH jeśli istnieją (nie jest to pewne) to wszystko wskazuje że mogą być tylko drobną częścią DM. Tak samo jak zresztą zwykłe BH.
Ja powoli zaczynam myśleć o piątym rodzaju oddziaływań. I tak musimy jeszcze wyjaśnić DE, więc miejsce jest na kolejne oddziaływanie.
Tak jak grawitacja nie łączy się z pozostałymi oddziaływaniami, tak samo może być jeszcze jedno takie oddziaływanie.
Nowe słabe oddziaływanie mogłoby naprawdę masę rzeczy wyjaśnić, włącznie z odstępstwami od Modelu Standardowego jakie już są poszlaki że istnieją.

W dniu 29.01.2021 o 14:53, cyjanobakteria napisał:

Swoją drogą, podobnie było z czarnymi dziurami. Długo były znane z teoretycznych rozważań i matematycznych wyliczeń

DM nie jest znana z teoretycznych rozważań i matematycznych obliczeń. DM jest znana z powodu obserwacji zachowania innych obiektów.

Edited by thikim
  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, thikim said:

DM nie jest znana z teoretycznych rozważań i matematycznych obliczeń. DM jest znana z powodu obserwacji zachowania innych obiektów.

Chodziło mi o to, że BH jak i DM długo nie udawało się zaobserwować, ale były przesłanki ku ich istnieniu.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, thikim napisał:

Jest kilka tematycznych kanałów dla wielbicieli fizyki (od  strony budowy materii i kosmologii):

Fajna lista :D Jednego z nich nie znałem, dzięki. Dodam jeszcze dosyć nietypowy kanał. Może komuś przypadnie do gustu taki sposób tłumaczenia: https://www.youtube.com/user/EugeneKhutoryansky

Edited by gooostaw

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 3.02.2021 o 12:57, cyjanobakteria napisał:

Chodziło mi o to, że BH jak i DM długo nie udawało się zaobserwować, ale były przesłanki ku ich istnieniu.

Zaobserwowano DM?
 

Share this post


Link to post
Share on other sites

DM zaobserwowano wyłącznie pośrednio poprzez soczewkowanie grawitacyjne, jak ma to miejsce w Bullet Cluster. O czym wiesz. BH nie były zaobserwowane bezpośrednio aż do 2019, a LIGO wykryło pierwsza kolizję w 2015 roku. Do tego czasu dysponowano jedynie obserwacjami pośrednimi, jak wpływ pola grawitacyjnego na gwiazdy w pobliżu Sgr A* czy promieniowanie dysku akrecyjnego albo kwazarów. Więc potrzeba było kilka dekad aby potwierdzić ich istnienie. DM jest znacznie młodszą hipotezą. Ja widzę podobieństwo, tylko tyle.

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites
Teraz, cyjanobakteria napisał:

DM zaobserwowano wyłącznie pośrednio poprzez soczewkowanie grawitacyjne, jak ma to miejsce w Bullet Cluster.

Trochę nie tak. Obserwacje soczewkowania to obserwacje bezpośrednie, ale tu chodzi o coś innego - "prawie" dowód. ;)

5 minut temu, cyjanobakteria napisał:

BH nie były zaobserwowane bezpośrednio aż do 2019

:blink:

6 minut temu, cyjanobakteria napisał:

LIGO wykryło pierwsza kolizję w 2015 roku

A może jakiś krasnolud zamieszał w tych lustrach? ;) Wydaje mi się, że trochę za bardzo mieszasz z tym co traktujemy jako obserwację "bezpośrednią", bo to cała skomplikowana drabina zależności fizycznych - przepraszam, trochę czasu mi brak by rozpisać się bardziej.

8 minut temu, cyjanobakteria napisał:

Do tego czasu dysponowano jedynie obserwacjami pośrednimi, jak wpływ pola grawitacyjnego na gwiazdy w pobliżu Sgr A*

Masz jakąś lepszą hipotezę na ten wpływ? Krasnoludy? ;) Krótko: nie róbmy sobie jaj...

9 minut temu, cyjanobakteria napisał:

DM jest znacznie młodszą hipotezą.

Przeciwnie. DM jest starszą, bo DE to już inna (i trochę późniejsza bajka, owszem, z nobelkiem), ale do dziś dyskusyjna znacznie bardziej.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie będę się spierał, bo trochę przegiąłem na niekorzyść BH, ale już czułem oddech psycho Sabiny na karku i spanikowałem :)

Zdaje sobie sprawę, że skoro z obserwacji wynika, że obiekt musi mieć skoncentrowane pierdyliard mas Słońca, których na dodatek nie widać, jak w przypadku Sgr A*, to musi to być SMBH wedle obecnej wiedzy naukowej. Ale faktycznie nie wiem gdzie jest granica pośredniej obserwacji, a gdzie bezpośredniej.

 

37 minutes ago, Astro said:

A może jakiś krasnolud zamieszał w tych lustrach? ;)

W takich warunkach chyba tylko niesporczaki dają radę, chociaż nikt do nich nie ładował z laserów o mocy 1 MW :)

Edited by cyjanobakteria

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
      Naukowcy z National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) oraz Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) na Michigan State University rozwiązali zagadkę brakującej masy cyrkonu-80. Zagadkę, na której trop sami zresztą wpadli. Przeprowadzone bowiem w NSCL eksperymenty wykazały, że jądro cyrkonu-80 – w którym znajduje się 40 protonów i 40 neutronów – jest znacznie lżejsze niż powinno być. Teraz teoretycy z FRIB przeprowadzili obliczenia, które dały odpowiedź na pytanie, co dzieje się z brakującą masą.
      Związek pomiędzy teoretykami a eksperymentatorami jest jak skoordynowany taniec, mówi główny autor artykułu opublikowanego na łamach Nature Physics, Alec Hamaker. Czasem prowadzą teoretycy i wykazują coś jeszcze przed eksperymentalnym odkryciem, a czasem eksperymentatorzy odkrywają coś, czego teoretycy się nie spodziewali, dodaje Ryan Ringle.
      Najnowsze osiągnięcie to dopiero przedsmak tego, czego mogą spodziewać się naukowcy z całego świata. Już NSCL, wiodące w USA miejsce badań nad rzadkimi izotopami, daje uczonym olbrzymie możliwości. Natomiast FRIB, którego uruchomienie przewidziano na przyszły rok, będzie miejscem absolutnie wyjątkowym. Naukowcy z całego świata będą mogli tworzyć tam izotopy niemożliwe do uzyskania nigdzie indziej. Takie miejsca jak FRIB nie tylko zwiększają naszą wiedzę o wszechświecie, ale pozwalają np. na udoskonalanie metod leczenia nowotworów. Ringle stwierdza, że dzięki FRIB możliwe będzie prowadzenie niedostępnych dotychczas badań, a ośrodek przez wiele dekad będzie dostarczał nowych odkryć.
      Wróćmy jednak do naszego 80Zr. Powstał on w NSCL, a dzięki możliwościom tego ośrodka naukowcy byli w stanie zmierzyć jego masę z niedostępną wcześniej dokładnością. Już wcześniej mierzono masę tego pierwiastka, ale nigdy tak dokładnie. A te precyzyjne pomiary ujawniły wiele interesujących rzeczy. Kiedy bowiem możemy tak dokładnie określić masę, to tak naprawdę mierzymy masę, która zaginęła. Masa jądra atomowego nie jest bowiem równa sumie mas protonów i neutronów. Część zaginionej masy manifestuje się w postaci energii utrzymującej jądro razem, wyjaśnia Ringle.
      Wszyscy pamiętamy słynne równanie Einsteina, E=mc2. Oznacza ono ni mniej ni więcej, że masa i energia są swoimi ekwiwalentami, są równoważne. Jednak widać to dopiero w ekstremalnych warunkach, np. panujących w jądrze atomu. Kiedy bowiem w jądrze mamy do czynienia z większą energią wiązań pomiędzy protonami a neutronami, gdy są one ze sobą ściślej powiązane, wówczas mamy do czynienia z większą ilością zaginionej masy. I tak właśnie jest w przypadku jądra cyrkonu-80. Nowe eksperymenty wykazały bowiem, że siły pomiędzy neutronami a protonami są większe, niż się spodziewano. A skoro tak, to teoretycy musieli znaleźć wyjaśnienie, dlaczego tak się dzieje.
      Przyjrzeli się więc dotychczasowym teoriom na temat 80Zr. Mówią one m.in. o tym, że jądro to może być jądrem podwójnie magicznym. Czym są jądra magiczne i podwójnie magiczne wyjaśnialiśmy w tekście CERN bada magię liczby 32. Fizycy teoretyczni będą mieli problem.
      Wcześniejsze eksperymenty sugerowały, że jądro cyrkonu-80 bardziej przypomina swoim kształtem piłkę do rugby, niż sferę. Ten kształt mógł, zdaniem teoretyków, przyczyniać się do podwójnej magiczności tego jądra. Teoretycy od ponad 30 lat sugerowali, że jądro cyrkonu-80 to zdeformowane jądro podwójnie magiczne. Eksperymentatorzy potrzebowali trochę czasu, by to udowodnić. A teraz, gdy dostarczyli dowodów na wsparcie teorii, teoretycy mogą wykonać kolejny krok, mówi Hamaker.
      Uczeni z niecierpliwością czekają na uruchomienie FRIB i mają nadzieję, że dzięki temu ośrodkowi zdobędą więcej informacji o tak niezwykłych jądrach jak to cyrkonu-80.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Los Marsa został przypieczętowany na samym początku. Najprawdopodobniej istnieje pewna granica wielkości, powyżej której skaliste planety są w stanie utrzymać procesy tektoniczne oraz wystarczająco dużo wody, by mogło zaistnieć życie. Mars znajduje się poniżej tej granicy, mówi profesor Kun Wang z Washington University in St. Louis, główny autor najnowszych badań. Mogą one wyjaśniać, dlaczego Marsie nie rozwinęło się życie na podobieństwo tego na Ziemi.
      Badania marsjańskich meteorytów, zdjęcia przysłane przez sondy Viking czy prace łazików Curiosity i Perseverance pokazują, że w przeszłości na Marsie znajdowała się woda. Do dzisiaj pozostały kanały i doliny przez nią wyrzeźbione. Obecnie na powierzchni Czerwonej Planety wody nie ma, dysponujemy za to licznymi hipotezami, których autorzy próbowali wyjaśnić, co się z nią stało. Jedna z nich mówi np., że z czasem pole magnetyczne Marsa osłabło, planeta utraciła atmosferę, a w konsekwencji i wodę z powierzchni.
      Autorzy badań, których wyniki ukazały się właśnie na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), wskazują na bardziej podstawową przyczynę braku wody i życia na Marsie.
      Wang i jego zespół wykorzystują stabilne izotopy potasu do oceny obecności, rozkładu i ilości ulotnych związków czy pierwiastków w różnych ciałach niebieskich. Potas to umiarkowanie ulotny pierwiastek, ale zdecydowano się go użyć, jako punktu odniesienia do badania tych bardziej ulotnych, w tym molekuł wody. Wykorzystanie potasu to dość nowa technika, która wzięła się z prób określania związków ulotnych na Marsie metodą badania stosunku potasu do toru.
      Naukowcy z St. Louis wzięli pod lupę 20 marsjańskich meteorytów, które wybrano tak, by ich skład związków krzemu był reprezentatywny dla powierzchni Czerwonej Planety. Na podstawie badań doszli do wniosku, że Mars utracił w czasie formowania się więcej potasu i innych elementów ulotnych niż Ziemia. Ale straty te były mniejsze niż w przypadku Księżyca i asteroidy 4-Vesta, ciał niebieskich mniejszych i bardziej suchych od Marsa i Ziemi. Jednocześnie uczeni zauważyli ścisły związek pomiędzy rozmiarami ciała niebieskiego, a zawartością izotopów potasu.
      Odkrycie związku pomiędzy zawartością izotopów potasu, a grawitacją planety niesie ze sobą znaczące implikacje odnośnie tego, w jaki sposób planety zyskały i straciły ulotne elementy, stwierdza współautorka badań, profesor Katharina Lodders.
      Meteoryty marsjańskie są jedynymi próbkami, na podstawie których możemy badań skład chemiczny Marsa. Liczą sobie one od kilkuset milionów do 4 miliardów lat i jest w nich zapisana historia Czerwonej Planety. Mierząc poziom izotopów umiarkowanie ulotnych pierwiastków, jak potas, możemy wnioskować o utracie elementów ulotnych przez planetę i robić porównania z innymi ciałami niebieskimi, mówi Wang. Naukowiec dodał, że nie wierzy w hipotezy mówiące, iż w przeszłości Mars był bardziej wilgotny niż Ziemia.
      Najnowsze odkrycie ma znacznie dla poszukiwań życia pozaziemskiego. Nasze badania pokazują, że istnieje bardzo ograniczony zakres rozmiarów planet, który pozwala na posiadania wystarczającej – ale nie za dużej – ilości wody, pozwalającej na istnienie zdanej do zamieszkania powierzchni lądowej, wyjaśnia Klaus Mezger z Uniwerystetu w Bernie.
      Wang zaznacza, że poszukując egzoplanet mogących zawierać życie, należy zwracać też uwagę na wielkość i masę planet. Rozmiar egzoplanety jest akurat tą cechą, którą najłatwiej jest ocenić. Opierając się na masie i rozmiarze możemy zaś wyłaniać kandydatów do posiadania życia, gdyż rozmiar to podstawowy czynnik decydujący o istnieniu elementów ulotnych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pomimo tego, że jest milion razy mniejszy, pojedynczy neutron może wpływać na energię molekuły. Teraz fizykom z MIT i innych uczelni udało się zmierzyć wpływ neutronu na radioaktywną molekułę, co może mieć fundamentalne znaczenie dla badań nad ciemną materią czy naruszeniem symetrii.
      Naukowcy opracowali technikę wytwarzania i badania krótko żyjących radioaktywnych molekuł z precyzyjnie kontrolowaną liczbą neutronów. Wybrali liczne izotopy tej samej molekuły, a w każdym z nich był o 1 neutron mniej, niż w poprzednim. Następnie mierzyli energię każdej z molekuł i byli w stanie wykryć minimalne, niemal niewidoczne różnice pomiędzy nimi.
      Możliwość zarejestrowania takich różnic oznacza, że naukowcy będą w stanie badać radioaktywne molekuły pod kątem występowania w nich zjawisk wywoływanych przez obecność ciemnej materii lub też przyczyn naruszenia symetrii we wszechświecie.
      Jeśli prawa fizyki są symetryczne, a sądzimy, że są, to w wyniku Wielkiego Wybuchu powinno powstać tyle samo materii i antymaterii. Jednak fakt, że obserwujemy niemal wyłącznie materię, a antymateria to jedynie jedna część na miliard, oznacza, że coś narusza podstawową symetrię fizyki w sposób, którego nie potrafimy wyjaśnić, mówi profesor Ronald Fernando Garcia Ruiz z MIT.
      Teraz mamy szansę zmierzyć te naruszenia symetrii, używając przy tym ciężkich radioaktywnych molekuł, które są niezwykle czułe na zjawiska, jakich nie obserwujemy w innych molekułach. Może to nam dostarczyć odpowiedzi na najwięsze tajemnice dotyczące powstania wszechświata, dodaje.
      Większość jąder atomowych ma kształt sfery z równo rozłożonymi protonami i neutronami. Jednak niektóre pierwiastki radioaktywne, jak rad, mają jądra o kształcie gruszki. Protony i neutrony są w nich rozłożone nierównomiernie. Fizycy uważają, że takie zaburzenie kształtu może zwiększać naruszenie symetrii, które spowodowało, iż wszechświat składa się z materii. "Jądra pierwiastków radioaktywnych mogą pozwolić nam na obserwowanie tego naruszenia", uważa współautor najnowszych badań, Silviu-Marian Udrescu. "Problem w tym, że są one bardzo niestabilne i krótkotrwałe. Potrzebujemy więc bardzo czułych metod, które pozwolą nam na ich szybkie wytwarzania i badanie.
      Naukowcy umieszczali radioaktywne pierwiastki w molekule, co dodatkowo zwiększa zaburzenie symetrii. Każda z radioaktywnych molekuł składa się z co najmniej jednego radioaktywnego atomu związanego z co najmniej jednym innym atomem. Każdy z atomów otoczony jest chmurą elektronów, które tworzą pole bardzo silne elektryczne molekuły. Naukowcy uważają, że pole to może dodatkowo wzmacniać subtelne zjawiska, jak np. zaburzenie symetrii.
      Autorzy badań tworzą molekuły, które nie istnieją w naturze. W ubiegłym roku poinformowali u uzyskaniu monofluorku radu (RaF), radioaktywnej molekuły składającej się z atomu radu i atomu fluoru. Teraz zaczęli uzyskiwać izotopy tej molekuły, zawierające różną liczbę neutronów.
      Podczas swojej pracy wykorzystali urządzenie ISOLDE (Isotope mass Separator On-Line) z CERN-u. Powstaje w nim cała grupa molekuł, w tym RaF, które są oddzielane od reszty za pomocą laserów, pól elektromagnetycznych i pułapek jonowych. Następnie naukowcy badają masę molekuł, dzięki czemu poznają liczbę neutronów w jądrach radu. Następnie sortują molekuły w zależności od liczby neutronów. W ten sposób uzyskali pięć grup identycznych izotopów RaF. Izotopy w każdej z grup mają inną liczbę neutronów niż w pozostałych grupach. Następnie dokonywali pomiarów poziomów energetycznych cząsteczek.
      Wyobraźmy sobie molekułę, która wibruje jak dwie piłki na sprężynie. Posiada ona pewną energię. Jeśli w jednej z tych piłek zmienimy liczbę neutronów, może zmieć się poziom energetyczny. Jednak każdy z neutronów jest 10 milionów razy mniejszy niż molekuła. Więc różnice są tutaj minimalne. Szczerze mówiąc, nie spodziewaliśmy się, że za pomocą współczesnych technik będziemy w stanie je zauważyć. Ale się udało. I bardzo wyraźnie to widać, mówi Udrescu.
      Naukowiec porównuje czułość eksperymentu do możliwości zaobserwowania, jak Mount Everest, umieszczony na powierzchni Słońca, zmienia promień naszej gwiazdy. Dodaje, że zaobserwowanie naruszenia symetrii wymaga czułości odpowiadającej obserwacji wpływu ludzkiego włosa na zmianę promienia Słońca.
      Uzyskane wyniki pokazują, że radioaktywne molekuły, takie jak RaF, są niezwykle czułe na pewne zjawiska, dzięki czemu możemy badać te zjawiska. Bardzo ciężkie radioaktywne molekuły są wyjątkowe. Są wrażliwe na zjawiska, jakich nie możemy zaobserwować w innych molekułach. Jeśli więc szukamy tego, co narusza symetrię, jest spora szansa, że zauważymy to w takich właśnie molekułach, dodaje Udrescu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od dawna wśród astronomów i fizyków trwa spór, czy tajemnicza ciemna materia faktycznie istnieje we Wszechświecie - czy może są to jakieś odstępstwa od tego, jak rozumiemy grawitację. Naukowcy analizujący przegląd nieba KiDS, a wśród nich polski astronom Maciej Bilicki z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w Warszawie, sprawdzali to, wykorzystując obserwacje tysięcy galaktyk.
      Ciemna materia to składnik Wszechświata, którego nie obserwujemy bezpośrednio. O jej istnieniu wnioskujemy na podstawie oddziaływań grawitacyjnych ze zwykłą (świecącą) materią. Obecność ciemnej materii została zaproponowana dla wytłumaczenia obserwowanej rotacji galaktyk oraz ruchów galaktyk w gromadach – widzialnej materii jest zbyt mało, aby można było wytłumaczyć zachodzące w tych przypadkach efekty. Modele wskazują, że ciemnej materii jest kilkakrotnie więcej, niż materii zwykłej.
      W nowych badaniach, które przeprowadził zespół naukowców pod kierunkiem Margot Brouwer (Uniwersytet w Groningen i Uniwersytet Amsterdamski), postanowiono sprawdzić zarówno hipotezę ciemnej materii, jak i różne teorie grawitacji.
      Badacze wykorzystali dane z przeglądu nieba Kilo-Degree Survey (KiDS), wykonanego przy pomocy VLT Survey Telescope (VST), należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Mierzyli tzw. słabe soczewkowanie grawitacyjne, czyli niewielkie ugięcie światła galaktyk spowodowane przez grawitację innych galaktyk położonych bliżej nas. Do analiz wybrano galaktyki z obszaru nieba o powierzchni 1000 stopni kwadratowych (2,5 procent sfery niebieskiej), badając rozkład grawitacji dla około miliona galaktyk. Dane na temat analizowanych galaktyk pochodziły z katalogu opublikowanego niezależnie przez międzynarodową grupę, którą kierował dr hab. Maciej Bilicki.
      Dla prawie 260 tysięcy galaktyk udało się zmierzyć tzw. relację przyspieszenia radialnego (ang. Radial Acceleration Relation, w skrócie RAR). Opisuje ona związek pomiędzy spodziewaną, a obserwowaną grawitacją (obserwowaną na podstawie widocznej materii), z czego można wysnuć wnioski ile jest nadmiarowej grawitacji.
      Do tej pory ta nadmiarowa grawitacja była wyznaczana w zewnętrznych regionach galaktyk jedynie poprzez obserwację ruchu gwiazd oraz zimnego gazu. Wykorzystując efekt soczewkowania grawitacyjnego badacze byli teraz w stanie wyznaczyć RAR w rejonach o stukrotnie słabszej sile grawitacji niż dotąd, sięgając w rejony znajdujące się daleko poza centrami galaktyk.
      Sprawdzili cztery różne modele teoretyczne – dwa zakładające istnienie ciemnej materii i dwa ze zmodyfikowanym prawem grawitacji (tzw. „zmodyfikowana dynamika newtonowska”, w skrócie MOND od angielskiego określenia „Modified Newtonian Dynamics”). Okazało się, że najlepiej do wyników pasuje symulacja o nazwie MICE (jedna z uwzględniających ciemną materię), ale pozostałe warianty również pozostają w grze.
      W dalszym toku badań podzielono galaktyki z badanej próbki na młode (niebieskie galaktyki spiralne) i stare (czerwone galaktyki eliptyczne). Powstają one w różny sposób, a względna ilość zwykłej i ciemnej materii w różnych typach galaktyk może się zmieniać. Z kolei z alternatywnych teorie grawitacji wynika, że zależność ta powinna być stała. Dało to szansę na dalszą weryfikację poszczególnych modeli.
      W teoriach zmodyfikowanej grawitacji, takich jak MOND, ta relacja powinna być zawsze taka sama, niezależnie od typu galaktyki, gdyż jedynym znaczącym parametrem (determinującym RAR) jest w tych modelach łączna masa całej zwykłej materii (świecącej) – czyli gwiazd i gazu. Natomiast w standardowym modelu kosmologicznym galaktyki czerwone mają stosunkowo więcej ciemnej materii niż niebieskie, przy tej samej łącznej masie zwykłej materii – czyli stosunek ilości ciemnej materii do materii świecącej jest większy dla galaktyk czerwonych niż dla niebieskich, tłumaczy Bilicki.
      Nasze badania pokazują, że relacja RAR jest inna dla galaktyk czerwonych niż dla niebieskich. To wyjaśniałoby różnice w mierzonej relacji RAR i wykluczałoby teorie takie jak MOND czy grawitacja entropiczna, dodaje polski astronom.
      Naukowiec mówi, że potrzebne są jednak dalsze obserwacje, bowiem może zachodzić także sytuacja, że galaktyki czerwone mają w rzeczywistości znacznie więcej zwykłej materii niż nam się wydaje, jeśli są otoczone ogromnymi obłokami rzadkiego, gorącego gazu (w przeciwieństwie do niebieskich, które tego gorącego gazu miałyby znacznie mniej). Taki wariant nie wykluczałby przynajmniej niektórych alternatywnych teorii grawitacji.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z izraelskiego Instytutu Weizmanna oraz Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego (Caltech) obliczyli masę wszystkich wirusów SARS-CoV-2, które zainfekowały ludzi na całym świecie. Na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) badacze wyjaśniają, w jaki sposób dokonali obliczeń i jak ich praca może przyczynić się do lepszego zrozumienia procesów zachodzących w zainfekowanym organizmie.
      Uczeni rozpoczęli od tego, że pojedynczy wirus SARS-CoV-2 waży około 1 femtograma. Następnie wykorzystali dane z badań nad rezusami, by dowiedzieć się, ile wirusów znajduje się w różnych częściach zainfekowanego organizmu. Dane to przemnożono tak, by uzyskać informacje odnoszące się do ludzi, którzy mają większe organy. Z tak przeprowadzonych obliczeń wynika, że przeciętny zainfekowany człowiek ma w organizmie od 1 do 10 mikrogramów wirusa. Jako, że w każdym momencie pandemii zainfekowanych było od 1 do 10 milionów osób, naukowcy stwierdzili, że łączna masa wirusa SARS-CoV-2 w organizmach ludzi to od 100 gramów do 10 kilogramów.
      Autorzy badań uważają, że obliczenia tego typu dają lepszy pogląd na to, co dzieje się w zainfekowanym organizmie. Porównanie liczby wirusów biorących udział w pojedynczej infekcji może bowiem rzucić światło na to, jak wirus ewoluuje w jednym organizmie. Wychodząc z takiego założenia i z tego, co wiemy o podobnych wirusach, uczeni stwierdzili, że podczas pojedynczej infekcji SARS-CoV-2 doświadczy średnio 0,1 mutacji genomu. Biorąc pod uwagę fakt, że pomiędzy infekcjami mija 4–5 dni, w ciągu miesiąca wirus może średnio zgromadzić 3 mutacje. Obliczenia zgadzają się z tym, co zauważono podczas dotychczasowych badań nad SARS-CoV-2.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...