Σκοτεινή ύλη.

[Δροσος Γεωργιος]

Πως επιδρά η σκοτεινή ύλη στο ανθρώπινο σώμα.

Είναι γνωστό ότι στο μεγαλύτερο ποσοστό της η ύλη του σύμπαντος συνίσταται από την επονομαζόμενη σκοτεινή ύλη. Πρόκειται για ένα άγνωστο προς το παρόν είδος μη βαρυονικής και μη ακτινοβολούσας ύλης που κατακλύζει το σύμπαν μας – άρα και τον γαλαξία μας και το πλανητικό μας σύστημα. Δεδομένου ότι σπάνια αλληλεπιδρά με την συνηθισμένη ύλη δεν αντιλαμβανόμαστε την ύπαρξή της.

Υπολογίζεται ότι δισεκατομμύρια σωματίδια σκοτεινής ύλης ανά δευτερόλεπτο διέρχονται μέσα από το σώμα μας.

Κανένα απ’ αυτά δεν συγκρούεται με τους πυρήνες των ατόμων που αποτελούν το σώμα μας;

Στο ερώτημα αυτό απαντούν οι ερευνητές Katherine Freese (από το πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν) και Christopher Savage (από το πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης) που υπολόγισαν τον ρυθμό των συγκρούσεων των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης που κυκλοφορούν γύρω και μέσα μας με τους πυρήνες που αποτελούν το σώμα μας.

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης συγκρούεται με έναν πυρήνα του σώματός μας κάθε λεπτό που περνάει!

Η κατανόηση της φύσης της σκοτεινής ύλης αποτελεί σήμερα ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα της αστροφυσικής και της σωματιδιακής φυσικής. Οι περισσότεροι κοσμολόγοι πιστεύουν πως η λύση αυτού του παζλ βρίσκεται στην ανακάλυψη ενός νέου τύπου θεμελιώδους σωματιδίου.

Κυριότεροι υποψήφιοι για την σκοτεινή ύλη είναι τα Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματιδία με Μάζα (Weakly Interacting Massive Particles - WIMPs), μια γενική ομάδα σωματιδίων που είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και δεν συμμετέχουν στις ισχυρές ή τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις με την συνηθισμένη ύλη.

Πιθανοί υποψήφιοι για WIMP είναι τα υπερσυμμετρικά σωματίδια και τα σωματίδια Kaluza-Klein που περιλαμβάνονται σε θεωρίες με έξτρα διαστάσεις. Αυτά τα σωματίδια πιστεύεται ότι έχουν μάζες από 1 GeV (109 eV) μέχρι 10 TeV(1012 eV).

Οι έρευνες για τα WIMPs περιλαμβάνουν την απευθείας ανίχνευσή τους σε εργαστηριακά πειράματα, διαμέσου των πιθανών ελαστικών κρούσεων με την συνηθισμένη ύλη, όταν αυτά διέρχονται μέσα από τους γήινους ανιχνευτές - που συνήθως βρίσκονται βαθιά κάτω από το έδαφος. Τέτοιες προσπάθειες βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη.

Υπάρχουν ήδη κάποιες υποψίες στοιχείων για την ανακάλυψη WIMPs από τα πειράματα

DAMA

http://people.roma2.infn.it/~dama/web/home.html

CoGeNT

http://cogent.pnnl.gov/

CRESST.

http://www.cresst.de/exp_overview.php

Τα μηδενικά αποτελέσματα άλλων πειραμάτων όπως των

CDMS

http://cdms.berkeley.edu/

XENON,

http://xenon.astro.columbia.edu/

θέτουν απλώς όρια στις πιθανότητες αλληλεπίδρασης των WIMPs με την συνηθισμένη ύλη.

Οι ερευνητές για τους θεωρητικούς υπολογισμούς της αλληλεπίδρασης της σκοτεινής ύλης με την συνηθισμένη ύλη χρησιμοποιήσαν τα δεδομένα αυτών των πειραμάτων.

Δισεκατομμύρια WIMPs περνούν διαμέσου του σώματός μας κάθε δευτερόλεπτο με τα περισσότερα απ’ αυτά να μην αλληλεπιδρούν.

Πολύ σπάνια ένα WIMP θα χτυπήσει κάποιον από τους πυρήνες που αποτελούν το σώμα μας.

Στους υπολογισμούς θεωρήθηκε ένα ανθρώπινο σώμα 70 κιλών, καθώς επίσης και μια ποικιλία μαζών WIMPs στο εύρος από GeV (109 eV) μέχρι TeV (1012 eV).

Έτσι όσον αφορά τις αλληλεπιδράσεις που εξαρτώνται από το σπιν (spin independent -SI) βρέθηκε ότι σ’ αυτές συμμετέχουν κυρίως οι πυρήνες του οξυγόνου.

Ενώ στις αλληλεπιδράσεις που εξαρτώνται από το σπιν (spin dependent - SD) συμμετέχουν κυρίως οι πυρήνες του υδρογόνου.

Αρχικά μελετήθηκαν WIMPs με μάζα 60 GeV με την μέγιστη ενεργό διατομή σκέδασης που επιτρέπουν τα όρια που έθεσαν τα πειράματα XENON και CDMS. Βρέθηκε ότι περίπου 5 WIMPs χτυπούν έναν πυρήνα στο ανθρώπινο σώμα στην διάρκεια ενός έτους (μέσω σκέδασης που δεν εξαρτάται από το σπιν) και 30 WIMPs στην διάρκεια ενός έτους (μέσω σκέδασης που εξαρτάται από το σπιν).

Στη συνέχεια μελετήθηκαν οι μικρότερες μάζες WIMPs (από 10 έως 20 GeV) που προτείνονται από τα πειράματα DAMA, CoGeNT και CRESST. Στην περίπτωση αυτή υπολογίστηκαν μεγαλύτεροι ρυθμοί: 105 WIMPs χτυπούν έναν πυρήνα του ανθρωπίνου σώματος στην διάρκεια ενός έτους, που αντιστοιχεί σε περίπου μια κρούση ανά λεπτό....

.... και αυτά είναι τα WIMPs που μας "ταρακουνούν" περισσότερο

 

Αλληλεπιδράσεις WIMPs μάζας 60 GeV WIMPs με διάφορους πυρήνες του ανθρωπίνου σώματος

Εξετάστηκαν ξεχωριστά οι αλληλεπιδράσεις του κάθε στοιχείου που περιέχεται στο ανθρώπινο σώμα με τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης.

[Δροσος Γεωργιος]

Η μυστηριώδης σκοτεινή ύλη γίνεται ακόμα πιο μυστηριώδης.

Αστρονόμοι που σάρωσαν τη γειτονιά του Ήλιου αναζητώντας ίχνη της μυστηριώδους σκοτεινής ενέργειας ξύνουν τα κεφάλια τους μετά την αποτυχία τους να την εντοπίσουν. Η σκοτεινή ύλη, το μυστηριώδες υλικό που αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος, έπρεπε να ήταν άφθονη στην περιοχή γύρω από το Ηλιακό Σύστημα.

Από τη δεκαετία του 1930, οι φυσικοί γνωρίζουν ότι η ύλη που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι αρκετή για να εξηγήσει την κίνηση των γαλαξιών:

η ταχύτητα περιστροφής των γαλαξιών εξαρτάται από τη συνολική τους μάζα, και η μάζα αυτή πρέπει να είναι πολύ περισσότερη από την κανονική ύλη που παρατηρούμε στους γαλαξίες.

Η μόνη εξήγηση είναι ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος, και συγκεκριμένα το 83%, αντιστοιχεί σε μια μυστηριώδη μορφή της ύλης, η οποία δεν εκπέμπει, δεν απορροφά και δεν διαθλά το φως. Πρόκειται για την υποθετική «σκοτεινή ύλη», η οποία εξ ορισμού είναι κυριολεκτικά αόρατη.

Τα υπολογιστικά μοντέλα των κοσμολόγων δείχνουν ότι η σκοτεινή ύλη πρέπει να είναι κατανεμημένη σχετικά ομοιόμορφα στο Σύμπαν.

Με άλλα λόγια, η σκοτεινή ύλη πρέπει να υπάρχει παντού, ίσως και στη Γη, χωρίς όμως να αντιλαμβανόμαστε την παρουσία της.

Η τελευταία μελέτη, η οποία έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση στο The Astrophysical Journal, προσπάθησε να ανιχνεύσει έμμεσα την παρουσία σκοτεινής ύλης στη γειτονιά του Ήλιου.

Οι ερευνητές του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) στη Χιλή χρησιμοποίησαν επίγεια τηλεσκόπια για να παρακολουθήσουν την κίνηση 400 άστρων σε απόσταση μέχρι 13.000 έτη φωτός από τη Γη.

Η ανάλυση των κινήσεων αυτών τους επέτρεψε να υπολογίσουν πόση μάζα υπάρχει συνολικά σε αυτή τη σφαιρική περιοχή του Γαλαξία μας. Η ανάλυση οδήγησε όμως σε ένα παράδοξο αποτέλεσμα: η γειτονιά του Ήλιο δεν φαίνεται να περιέχει καθόλου σκοτεινή ύλη.

«Η ποσότητα μάζας που υπολογίσαμε ταιριάζει πολύ καλά με αυτά που βλέπουμε -άστρα, σκόνη και αέρια- στην περιοχή γύρω από τον Ήλιο» δήλωσε ο Κρίστιαν Μόνι Μπίντιν του Πανεπιστημίου της Κονσέπσιον στη Χιλή, επικεφαλής της έρευνας.

«Αυτό δεν αφήνει καθόλου χώρο για το επιπλέον υλικό που περιμέναμε να εντοπίσουμε, δηλαδή τη σκοτεινή ύλη. Οι υπολογισμοί μας δείχνουν ότι [η σκοτεινή ύλη] θα έπρεπε να εμφανιστεί ξεκάθαρα στις μετρήσεις μας. Τελικά όμως δεν ήταν εκεί!» σχολίασε.

«Τα αποτελέσματά μας έρχονται σε αντίθεση με τα αποδεκτά μοντέλα. Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης μόλις έγινε περισσότερο μυστηριώδες» κατέληξε ο ερευνητής.

Γεγονός βέβαια παραμένει ότι ο Γαλαξίας μας περιστρέφεται πιο γρήγορα από ό,τι θα περιστρεφόταν αν αποτελούνταν αποκλειστικά από κανονική ύλη.

Και αυτό σημαίνει ότι οι φυσικοί θα πρέπει να συνεχίσουν να αναζητούν το χαμένο υλικό, ή να βρουν μια νέα θεωρία για να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις.

[Δροσος Γεωργιος]

Ανακαλύφθηκε μια τεράστια δομή από δορυφόρους γαλαξίες: Μήπως οι συνοδοί του Γαλαξία μας θέτουν πρόβλημα για την σκοτεινή ύλη;

Αστρονόμοι από το Πανεπιστήμιο της Βόννης έχουν ανακαλύψει μια τεράστια δομή από δορυφόρους γαλαξίες και αστρικά σμήνη να περιβάλλουν τον Γαλαξία μας, απλωμένα σε μια έκταση ενός εκατομμυρίου έτη φωτός.

Η μελέτη αμφισβητεί την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, που είναι ένα σημαντικό τμήμα του καθιερωμένου μοντέλου για την εξέλιξη του σύμπαντος.

Ο επικεφαλής της έρευνας και υποψήφιος διδάκτορας Marcel Pawlowski εκθέτει τα πορίσματά της ομάδας του στο περιοδικό Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Ο Γαλαξίας μας αποτελείται από περίπου τριακόσια δισεκατομμύρια αστέρια, καθώς και μεγάλες ποσότητες αερίου και σκόνης που διευθετούνται σε βραχίονες σε ένα επίπεδο δίσκο που ξεφεύγουν από μία κεντρική ράβδο. Η διάμετρος του κύριου τμήματος του Γαλαξία μας είναι περίπου 100.000 έτη φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι μια ακτίνα του φωτός χρειάζεται 100.000 χρόνια για να ταξιδέψει κατά μήκος του. Ένας αριθμός μικρότερων δορυφόρων γαλαξιών και σφαιρικών σμηνών άστρων (τα λεγόμενα σφαιρωτά σμήνη) είναι σε τροχιά σε διάφορες αποστάσεις από τον Γαλαξία μας.

Τα συμβατικά μοντέλα για την προέλευση και την εξέλιξη του σύμπαντος (κοσμολογία) έχουν σαν βάση την παρουσία της «σκοτεινής ύλης», το αόρατο υλικό που πιστεύεται ότι αποτελεί περίπου το 23% του σύμπαντος που όμως δεν έχει ανιχνευθεί ποτέ άμεσα. Σε αυτό το μοντέλο, ο Γαλαξίας αναμένεται να έχει πολύ περισσότερους δορυφόρους γαλαξίες από όσο έχουμε δει στην πράξη.

Στην προσπάθειά τους να κατανοήσουν ακριβώς τι περιβάλλει τον Γαλαξία μας, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια σειρά από εικόνες του εικοστού αιώνα με εικόνες από το ρομποτικό τηλεσκόπιο Sloan Deep Sky Survey.

Χρησιμοποιώντας όλα αυτά τα στοιχεία οι ειδικοί συγκέντρωσαν μια εικόνα που περιλαμβάνει φωτεινούς «κλασικούς» δορυφόρους γαλαξίες, αμυδρούς δορυφόρους που πρόσφατα εντοπίστηκαν και μικρότερα σφαιρωτά σμήνη.

«Μόλις είχαμε ολοκληρώσει την ανάλυσή μας, μας προέκυψε μια νέα εικόνα της κοσμικής γειτονιάς», λέει ο Pawlowski. Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι όλα τα διαφορετικά αντικείμενα κατανέμονται σε ένα επίπεδο κάθετο προς το γαλαξιακό δίσκο.

Η πρόσφατα ανακαλυφθείσα δομή είναι τεράστια, που εκτείνεται από 33.000 έτη φωτός και πέρα και απέχει ένα εκατομμύριο έτη φωτός από το κέντρο του Γαλαξία. Αυτή όμως η επίπεδη δομή δεν ήταν αναμενόμενη με βάση τις θεωρίες περί σκοτεινής ύλης

Το μέλος της ομάδας Pavel Kroupa, καθηγητής αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Βόννης, προσθέτει «Νιώθαμε αμηχανία από το πόσο καλά οι κατανομές των διαφόρων τύπων των αντικειμένων συμφωνούσαν μεταξύ τους.»

Καθώς οι διάφοροι συνοδοί κινούνται γύρω από τον Γαλαξία μας, χάνουν υλικό, αστέρια και μερικές φορές αέριο, που σχηματίζουν μεγάλο ρεύματα κατά μήκος των διαδρομών τους. Τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτό το χαμένο υλικό ευθυγραμμίζεται πάρα πολύ με το επίπεδο των γαλαξιών και των σμηνών. "Αυτό δείχνει ότι τα αντικείμενα, όχι μόνο βρίσκονται μέσα σε αυτό το επίπεδο τώρα, αλλά ότι κινούνται μέσα σε αυτό”, λέει ο Παβλόφσκι. "Η δομή είναι σταθερή."

Τα διάφορα μοντέλα σκοτεινής ύλης προσπαθούν να εξηγήσουν αυτή τη διευθέτηση. «Στις καθιερωμένες θεωρίες, οι δορυφόροι γαλαξίες θα έχουν σχηματιστεί ως μεμονωμένα αντικείμενα, πριν συλληφθεί από τον Γαλαξία μας», εξηγεί ο Kroupa. "Καθώς αυτοί θα προέρχονται από πολλές κατευθύνσεις, είναι σχεδόν αδύνατο όλοι αυτοί να καταλήγουν να διανέμονται σε μια τέτοια λεπτή επίπεδη δομή."

Ο μεταδιδακτορικός ερευνητής και μέλος της ομάδας Jan Pflamm-Altenburg προτείνει μια εναλλακτική εξήγηση. "Οι δορυφόροι γαλαξίες και τα σμήνη πρέπει να έχουν σχηματιστεί μαζί σε ένα σημαντικό γεγονός, όπως μια σύγκρουση των δύο γαλαξιών." Τέτοιες συγκρούσεις είναι σχετικά συχνές και οδηγούν μεγάλα κομμάτια γαλαξιών να σχίζονται λόγω της βαρύτητας και των παλιρροιακών δυνάμεων που ενεργούν πάνω στα αστέρια, το αέριο και την σκόνη που περιέχουν, σχηματίζοντας ουρές, που είναι οι γενέτειρες των νέων αντικειμένων, όπως αστρικά σμήνη και γαλαξίες νάνους.

Ο δε Παβλόφσκι προσθέτει, «Πιστεύουμε ότι ο Γαλαξίας μας συγκρούστηκε με ένα άλλο γαλαξία στο μακρινό παρελθόν. Ο άλλος γαλαξίας έχασε μέρος του υλικού, το υλικό αυτό σχημάτισε τότε δορυφόρους γαλαξίες του δικού μας Γαλαξία και τα νεώτερα σφαιρωτά σμήνη καθώς και το εξόγκωμα στο γαλαξιακό κέντρο. Οι συνοδοί που βλέπουμε σήμερα είναι τα συντρίμμια της σύγκρουσης των 11 δισεκατομμυρίων ετών. "

Ενώ ο Kroupa καταλήγει υπογραμμίζοντας την ευρύτερη σημασία του νέου έργου. «Το μοντέλο μας φαίνεται να αποκλείει την παρουσία της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν, απειλώντας ένα κεντρικό πυλώνα της τρέχουσας κοσμολογικής θεωρίας. Θεωρούμε ότι αυτό αποτελεί την αρχή μιας αλλαγής παραδείγματος, αυτό που θα μας οδηγήσει τελικά σε μια νέα κατανόηση του σύμπαντος μας στο οποίο κατοικούμε. "

Πηγή: ScienceDaily

Στην φωτογραφία το γαλαξιακό ζευγάρι UGC 9618 / VV 340, δύο σπειροειδείς γαλαξίες κατά την έναρξη της σύγκρουσης.

[Δροσος Γεωργιος]

Eπιβεβαίωση ανίχνευσης σκοτεινής ύλης.

Πριν από είκοσι μέρες περίπου ο Christoph Weniger από το ινστιτούτο φυσικής Max-Planck, σε δημοσίευσή του στον ιστότοπο arxiv.org

http://arxiv.org/pdf/1204.2797v1.pdf

περιγράφει την έμμεση ανίχνευση σκοτεινής ύλης στο κέντρο του γαλαξία μας.

Η ανάλυση που πραγματοποίησε στα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου ακτίνων γ Fermi, έδειξε την ύπαρξη σωματιδίων σκοτεινής ύλης που εξαϋλώνονται προς 2 φωτόνια με ενέργεια περίπου 130 GeV (και τα οποία αποτελούν την έμμεση ανίχνευση σκοτεινής ύλης).

Τώρα έρχεται και μια δεύτερη ανεξάρτητη ανάλυση των δεδομένων από τους Elmo Tempel, Andi Hektor και Martti Raidal που επιβεβαιώνει τον ισχυρισμό του Weniger περί έμμεσης ανίχνευσης σκοτεινής ύλης. Επιπλέον το σήμα που βρήκαν οι τρεις ερευνητές από την Εσθονία είναι ισχυρότερο του σήματος που ανέδειξε η προηγούμενη ανάλυση του Weniger

Η προσέγγιση των Εσθονών ερευνητών είναι διαφορετική του Weniger. Ο Weniger έψαξε για ισχυρά σήματα στα σημεία με την ισχυρότερη ακτινοβολία γάμμα, στις φυσαλίδες Fermi, ενώ οι Εσθονοί ερευνητές σημειώνουν ότι το ξεκάθαρο σήμα μονοχρωματικών ακτίνων γ που αναδεικνύει η ανάλυσή τους στα 130 GeV, δεν συσχετίζεται με τις φυσαλίδες.

Οι προσομοιώσεις τους καταλήγουν σε ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης μάζας 145 GeV που θα μπορούσε να αναζητηθεί στα πειράματα του Mεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN.

http://physicsgg.wordpress.com/2012/04/20/%CE%B1%CE%BD%CE%B9%CF%87%CE%BD%CE%B5%CF%8D%CE%B8%CE%B7%CE%BA%CE%B5-%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE-%CF%8D%CE%BB%CE%B7-%CF%83%CF%84%CE%BF-%CE%BA%CE%AD%CE%BD%CF%84%CF%81%CE%BF-%CF%84/

 

Αριστερά: μια «φωτογραφία» του γαλαξία μας από το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi, στην οποία αποτυπώνονται ακτίνες γάμμα με ενέργειες 120 έως 140 GeV (τα μπλε σημεία). Φαίνονται επίσης και οι φυσαλίδες Fermi.

http://en.wikipedia.org/wiki/Fermi_Gamma-ray_Space_Telescope#Fermi_bubbles

Δεξιά: ένταση φωτονίων με ενέργειες 120 έως 140 GeV στον γαλαξία. Οι λευκοί κύκλοι δείχνουν τις περιοχές του σήματος με την καλύτερη στατιστική. Η πράσινη τελεία δείχνει το κέντρο του γαλαξία. (κλικ πάνω στην εικόνα για μεγέθυνση)

[Vagelford]

Τι τρέχει με την σκοτεινή ύλη στη γειτονιά μας;

 

Κάτι τρέχει με την σκοτεινή ύλη (συνέχεια...)

[Δροσος Γεωργιος]

Νήμα σκοτεινής ύλης ανάμεσα σε δύο σμήνη γαλαξιών.

Μια εντυπωσιακή και άκρως σημαντική κοσμολογική ανακάλυψη πραγματοποίησε διεθνής ομάδα επιστημόνων η οποία όμως ανακοινώθηκε λίγες ώρες μετά την ανακάλυψη του μποζονίου Χιγκς και βρέθηκε όπως είναι επόμενο σε δεύτερο πλάνο.

Οι ερευνητές εντόπισαν ένα «νήμα» της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης.

Το νήμα αυτό αποτελεί μέρος ενός κοσμικού «ιστού», μιας αόρατης γέφυρας, που ενώνει δύο μεγάλα, πολύ μακρινά από εμάς, γαλαξιακά σμήνη.

Η άποψη ότι σκοτεινή ύλη με τη μορφή νημάτων και ιστών ενώνει κοσμικά αντικείμενα (πλανήτες, γαλαξίες) έχει διατυπωθεί από τους επιστήμονες εδώ και πολύ καιρό. Είναι όμως η πρώτη φορά που εντοπίζονται τα ίχνη της.

Οι αστρονόμοι διαπίστωσαν πριν από περίπου 70 χρόνια ότι η βαρύτητα της ορατής ύλης (αυτής που βλέπουμε στο Σύμπαν) δεν αρκεί για να συγκρατεί τους γαλαξίες από τη διάλυση καθώς αυτοί περιστρέφονται με μεγάλη ταχύτητα. Από τις έρευνες διαφάνηκε επίσης ότι η διαστολή του Σύμπαντος συγκρατείται από μια δύναμη μεγαλύτερη από τη βαρυτική έλξη της ορατής ύλης. Οι παρατηρήσεις αυτές οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι στο Σύμπαν υπάρχει περισσότερη ύλη από όση βλέπουμε, μια «σκοτεινή» ύλη άγνωστης σύστασης η οποία δεν εκπέμπει κανενός είδους ακτινοβολία.

Σύμφωνα με κάποιες θεωρίες οι πρώτες μεγάλες δομές που σχηματίστηκαν στο Σύμπαν μετά τη Μεγάλη Έκρηξη ήταν μικρά νέφη αποτελούμενα από τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη. Έρευνες που έγιναν στη συνέχεια με διαστημικά τηλεσκόπια οδήγησαν τους επιστήμονες στο συμπέρασμα ότι όχι μόνο η σκοτεινή ύλη είναι απαραίτητη για τη διαμόρφωση ενός γαλαξία, αλλά μια ελάχιστη ποσότητά της πρέπει να είναι παρούσα ώστε ένας γαλαξίας να αρχίσει να διαμορφώνεται.

Επιπλέον η σκοτεινή ύλη σύμφωνα με τους ειδικούς λειτουργεί ως ένα είδος κοσμικής «κόλλας» συγκρατώντας τα άστρα μέσα στους γαλαξίες.

Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία περισσότερο από το 95% της ύλης στο Σύμπαν αποτελείται από τη σκοτεινή ύλη και μόλις το 5% από την ορατή ή βαρυονική ύλη.

Ερευνητές από τις ΗΠΑ και τη Γερμανία χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο XMM-Newton εντόπισαν ένα νήμα σκοτεινής ύλης το οποίο συνδέει δύο μεγάλα γαλαξιακά σμήνη, το Abell 222 και το Abell 223, που βρίσκονται σε απόσταση 2.7 δισ. ετών φωτός από εμάς.

Το πολύ ισχυρό βαρυτικό πεδίο των νημάτων αυτού του είδους αλλάζει την κατεύθυνση του φωτός που προέρχεται από ακόμη πιο μακρινούς γαλαξίες και ταξιδεύει προς τη Γη. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτό το φως για να υπολογίσουν τη μάζα και το σχήμα του νήματος.

Οι ακτίνες Χ από το καυτό αέριο της ορατής ύλης που είναι επίσης παρούσα στο νήμα έδειξαν ότι η ορατή ύλη αποτελεί μόλις το 10% της μάζας του νήματος.

Κατέληξαν έτσι στο συμπέρασμα ότι το υπόλοιπο 90% αποτελείται από τη σκοτεινή ύλη. «Από ό,τι φαίνεται το νήμα αυτό αποτελεί μέρος ενός ιστού σκοτεινής ύλης που ενώνει τα γαλαξιακά σμήνη μέσα στο Σύμπαν»

αναφέρει ο Γεργκ Ντίτριχ, του Πανεπιστημιακού Αστεροσκοπείου του Μονάχου, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.

Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature»

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature11224.html

[Δροσος Γεωργιος]

Μετά την ανακάλυψη του Higgs, στόχος τώρα η σκοτεινή ύλη.

Οι επιστήμονες του CERN ανακοίνωσαν ότι ο επιταχυντής θα συνεχίσει να λειτουργεί έως το τέλος του χρόνου και κατόπιν θα κλείσει για να αναβαθμιστεί.

Επόμενο «στοίχημα» μετά το μποζόνιο Higgs θα είναι ο εντοπισμός της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας.

Εργασίες αναβάθμισης ύψους 1,5 δισεκατομμυρίου ευρώ αποφασίστηκε να ξεκινήσουν στο τέλος του χρόνου στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) από τους ανθρώπους του CERN με σκοπό τον εντοπισμό της σκοτεινής ύλης. Ο αξίας 8,3 δισεκατομμυρίων επιταχυντής του CERN, όπως ανακοινώθηκε μετά την ιστορικής σημασίας επιτυχία του εντοπισμού του μποζονίου του Χιγκς,

θα συνεχίσει να λειτουργεί μέχρι το τέλος του 2012 και μετά θα παραμείνει κλειστός για 20 μήνες.

Μέχρι τότε ελπίζουν ότι θα είναι όλα έτοιμα για τη νέα φάση λειτουργίας του, που ως βασικό στόχο της έχει την παρατήρηση της σκοτεινής ύλης που οι ειδικοί, παρότι δεν έχουν μέχρι στιγμής εντοπίσει, θεωρούν ότι μαζί με τη σκοτεινή ενέργεια (που επίσης προς το παρόν είναι ένα θεωρητικό σχήμα) αποτελούν το 95% του Σύμπαντος.

Οπως τονίζεται οι επιστήμονες του CERN έχουν ακόμη πολλή δουλειά να κάνουν στο θέμα του μποζονίου του Χιγκς και τα πειράματα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων θα συνεχιστούν. Η μεγάλη επιτυχία, εκτός από ευφορία, έφερε και ανησυχία μήπως το κοινό και οι χρηματοδότες θεωρήσουν ότι με την παρατήρηση του «σωματιδίου του Θεού» η αποστολή του LHC τελείωσε.

Γι' αυτό, όπως φαίνεται και από τη σχετική ανακοίνωση, η διοίκηση του CERN θέτει συγκεκριμένο πρόγραμμα για τη λειτουργία του επιταχυντή και για τους επόμενους στόχους. Ελπίζουν ότι η αναβάθμιση του επιταχυντή και των υποδομών στις μήκους 20 χιλιομέτρων στοές του «Σούπερ Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων» (όπως θα είναι το παρατσούκλι του μετά την αναβάθμιση) θα τους επιτρέψει μέχρι το 2020 να έχουν παρατηρήσει, εκτός από τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, τα πιο παράξενα και σπάνια υποατομικά σωματίδια του Σύμπαντος.

Οπως ανέφερε σε σχετικές δηλώσεις του ο Φιλ Ολπορτ του Πανεπιστημίου του Λίβερπουλ και επικεφαλής της αγγλικής ομάδας του οργάνου του LHC, ATLAS:

«Θα μας επιτρέψει (σ.σ.: η αναβάθμιση) να εντείνουμε τις προσπάθειες για να εξερευνήσουμε καινούργια κομμάτια της φυσικής και να κάνουμε μερικές πολύ ακριβείς μετρήσεις, όπως για παράδειγμα να ταυτοποιήσουμε τη φύση της σκοτεινής ύλης. Βασικά θα ψάχνουμε για μια μεγάλη ανισορροπία στα σωματίδια που θα απελευθερωθούν έπειτα από μια σύγκρουση».

[Δροσος Γεωργιος]

Στα βάθη παλιού χρυσωρυχείου, ανιχνευτής αναζητά την «σκοτεινή ύλη»

Έπειτα από τη συναρμολόγησή του στην επιφάνεια και τη μεταφορά του σε ένα εγκαταλειμμένο χρυσωρυχείο στη Νότια Ντακότα, ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής σκοτεινής ύλης ετοιμάζεται να αναζητήσει τα υποθετικά σωματίδια από τα οποία ίσως αποτελείται η χαμένη ύλη του Σύμπαντος.

Ο Μεγάλος Υπόγειος Ανιχνευτής Ξένου, ή LUX για συντομία,

http://luxdarkmatter.org/

έχει στην καρδιά του ένα μεγάλο κάνιστρο που περιέχει κατεψυγμένο και υγροποιημένο αέριο ξένο, το οποίο εκπέμπει σπινθηρισμούς και ιονίζεται όταν βομβαρδίζεται από υποατομικά σωματίδια.

Όταν το γιγάντιο μηχάνημα αρχίσει να λειτουργεί αργότερα φέτος, θα μπορούσε να ανιχνεύσει

τα υποθετικά σωματίδια WIMP (σωματίδια μεγάλης μάζας και ασθενούς αλληλεπίδρασης), από τα οποία ίσως αποτελείται η λεγόμενη σκοτεινή ύλη.

Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης χρονολογείται από τη δεκαετία του 1930, οι αστρονόμοι αντιλήφθηκαν ότι η μάζα και η βαρύτητα των σωμάτων που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι αρκετή για να εξηγηθεί η κίνηση των γαλαξιών.

Έκτοτε έχει υπολογιστεί ότι η κανονική ύλη -από τους πλανήτες και τα άστρα μέχρι τους γαλαξίες- δεν αντιστοιχεί παρά μόνο στο 16% της ύλης στο Σύμπαν, ενώ το υπόλοιπο 84% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

Η σκοτεινή ύλη γίνεται αντιληπτή λόγω της βαρυτικής της επίδρασης στους γαλαξίες, οι επιστήμονες όμως δεν έχουν ιδέα από τι αποτελείται.

Γνωρίζουν πάντως ότι δεν εκπέμπει, δεν ανακλά και δεν διαθλά την ακτινοβολία, γι' αυτό και είναι κυριολεκτικά αόρατη.

Ένα είδος υποθετικής ύλης που έχει προταθεί ως εξήγηση στο μυστήριο είναι τα σωματίδια WIMP, σωματίδια μεγάλης μάζας τα οποία δεν αλληλεπιδρούν με τα άτομα ούτε με τον ηλεκτρομαγνητισμό του φωτός και επομένως δεν είναι ορατά. Σύμφωνα με τη θεωρία, όμως, τα WIMP αλληλεπιδρούν μέσω της βαρύτητας και της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, η οποία ευθύνεται για ορισμένα είδη ραδιενέργειας.

Χάρη σε αυτές τις ιδιότητες, τα WIMP -εφόσον υπάρχουν- θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με τους πυρήνες των ατόμων ξένου μέσα τον ανιχνευτή LUX.

To μηχάνημα των τριών τόνων μεταφέρθηκε την περασμένη εβδομάδα στην Υπόγεια Ερευνητική Εγκατάσταση του Σάνφορντ, ένα παλιό ορυχείο χρυσού βάθους 2.300 μέτρων στο Μπλακ Χιλς της Νότιας Ντακότα, το οποίο μονώνει το σύστημα από την κοσμική ακτινοβολία.

Η ιδέα είναι ότι τα σωματίδια WIMP θα φτάνουν σε τέτοιο βάθος επειδή δεν αλληλεπιδρούν με την ύλη των υπερκείμενων βράχων.

Όταν όμως συγκρούονται με άτομα ξένου προκαλούν τον ιονισμό τους και την εκπομπή αμυδρών φωτεινών λάμψεων.

Εξετάζοντας τα φορτία και τις λάμψεις που εμφανίζονται μέσα στο κάνιστρο του ανιχνευτή, οι ερευνητές θα μπορούν να προσδιορίσουν σε ποια σωματίδια οφείλονται.

Τώρα που ο ανιχνευτής βρίσκεται στην τελική του θέση μέσα στο Σπήλαιο Ντέιβις, μια αίθουσα του ορυχείου που βαφτίστηκε προς τιμήν του νομπελίστα φυσικού Ρέι Ντέιβις, οι ερευνητές ετοιμάζονται να τον συνδέσουν στα συστήματα υποστήριξης και να τον βυθίσουν μέσα σε μια προστατευτική ασπίδα νερού.

Τα δεδομένα που θα αρχίσουν να συλλέγονται στα τέλη του έτους ή στις αρχές του επόμενου θα μπορούσαν τελικά να προσφέρουν μια εξήγηση σε ένα από τα μεγάλα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής και κοσμολογίας.

[Δροσος Γεωργιος]

Το κυνήγι της αόρατης σκοτεινής ύλης.

http://physicsgg.wordpress.com/2012/10/27/%cf%84%ce%bf-%ce%ba%cf%85%ce%bd%ce%ae%ce%b3%ce%b9-%cf%84%ce%b7%cf%82-%ce%b1%cf%8c%cf%81%ce%b1%cf%84%ce%b7%cf%82-%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%ae%cf%82-%cf%8d%ce%bb%ce%b7%cf%82/

Εικόνα του γιγαντιαίου σμήνους γαλαξιών CL0025+1654, στην οποία φαίνονται τόσο οι γαλαξίες (κόκκινες κηλίδες) όσο και η σκοτεινή ύλη του σμήνους (κυανό χρώμα)

[wereniki]

H σκοτεινή ύλη σε κόμικ !

 

[Stella7]

Τι εξαιρετικά τα βίντεο που μας αναρτάς!

[Δροσος Γεωργιος]

Ετοιμα τα πρώτα αποτελέσματα του διαστημικού LHC.

Οπως έγινε γνωστό τις προσεχείς εβδομάδες θα ανακοινωθούν τα πρώτα αποτελέσματα του σημαντικότερου και ακριβότερου επιστημονικού πειράματος που έχει πραγματοποιηθεί ποτέ στο Διάστημα.

Το Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο ή AMS είναι «παιδί» του νομπελίστα φυσικού Σάμιουελ Τινγκ και μεταφέρθηκε στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό το 2011.

Εγκατεστημένο σε μια εξωτερική πλευρά του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, το γιγάντιο όργανο καταγράφει φαινόμενα υψηλότερης ενέργειας από ό,τι ο επιταχυντής LHC του CERN σε μια προσπάθεια να ανακαλύψει νέες, εξωτικές μορφές ύλης. Μέχρι σήμερα έχει καταγράψει δισεκατομμύρια προσκρούσεις κοσμικών ακτίνων και όπως ανακοίνωσε ο Τινγκ σε λίγες εβδομάδες θα δημοσιοποιηθούν στοιχεία που αφορούν τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη.

Από τη δεκαετία του 1930 οι φυσικοί γνωρίζουν ότι η ύλη που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι αρκετή για να εξηγήσει την κίνηση των γαλαξιών: η ταχύτητα περιστροφής των γαλαξιών εξαρτάται από τη συνολική τους μάζα, και η μάζα αυτή πρέπει να είναι πολύ περισσότερη από την κανονική ύλη που παρατηρούμε στους γαλαξίες.

Η μόνη εξήγηση είναι ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του Σύμπαντος, και συγκεκριμένα το 83%, αντιστοιχεί σε μια μυστηριώδη μορφή της ύλης, η οποία δεν εκπέμπει, δεν απορροφά και δεν διαθλά το φως. Πρόκειται για την υποθετική «σκοτεινή ύλη», η οποία εξ ορισμού είναι κυριολεκτικά αόρατη.

Τα υπολογιστικά μοντέλα των κοσμολόγων δείχνουν ότι η σκοτεινή ύλη πρέπει να είναι κατανεμημένη σχετικά ομοιόμορφα στο Σύμπαν. Με άλλα λόγια, η σκοτεινή ύλη πρέπει να υπάρχει παντού, ίσως και στη Γη, χωρίς όμως να αντιλαμβανόμαστε την παρουσία της.

Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πολλά πράγματα για τη σκοτεινή ύλη. Ενα από τα ερωτήματα που ζητούν απάντηση είναι από τι αποτελείται αυτή η ύλη. Μια δημοφιλής θεωρία κάνει λόγο για υποθετικά σωματίδια, τα WIMP (σωματίδια μεγάλης μάζας και ασθενούς αλληλεπίδρασης), από τα οποία ίσως αποτελείται η λεγόμενη σκοτεινή ύλη. Κανένα τηλεσκόπιο ή άλλο όργανο μέχρι σήμερα δεν έχει μπορέσει να εντοπίσει την ύπαρξη των WIMP. Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι το AMS θα καταφέρει να επιβεβαιώσει την ύπαρξη των WIMP και να φωτίσει ορισμένες από τις ιδιότητες τους.

Ετσι η επιστημονική κοινότητα αναμένει με ενδιαφέρον την ανακοίνωση για να δει την πρόοδο που έχει επιτευχθεί. Ο Τινγκ, που εργάζεται στο ΜΙΤ, θα δημοσιεύσει σε κάποιο επιστημονικό περιοδικό τα πρώτα αποτελέσματα των ερευνών αλλά δεν έχει ακόμη αποφασίσει σε ποιο.

«Περιμέναμε 18 ολόκληρα χρόνια για να γράψουμε αυτή τη μελέτη και τώρα πλέον είμαστε στη φάση των τελικών ελέγχων των δεδομένων της. Υπάρχουν έξι ομάδες αναλυτών που τσεκάρουν τα ίδια αποτελέσματα ώστε να είμαστε απόλυτα βέβαιοι για την ορθότητα τους. Πιστεύω ότι σε 2-3 εβδομάδες θα είμαστε έτοιμοι να κάνουμε τη δημοσίευση» δήλωσε στους εκπροσώπους του Τύπου.

http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=498914

[Δροσος Γεωργιος]

Αβέβαιες ενδείξεις για τον εντοπισμό σωματιδίων σκοτεινής ύλης.

Ένα πανάκριβο επιστημονικό μηχάνημα εγκατεστημένο στην εξωτερική επιφάνεια του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, το «Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο», το οποίο αποκαλείται και «διαστημικός επιταχυντής CERN», έκανε παρατηρήσεις που, όπως ανακοίνωσαν οι επιστήμονες, μπορεί να αποτελούν τα πρώτα ίχνη για την ανακάλυψη των σωματιδίων της μυστηριώδους «σκοτεινής» ύλης, η οποία αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της Φύσης και της Φυσικής.

Η τελευταία (που δεν αλληλεπιδρά με το φως, για αυτό ονομάστηκε «σκοτεινή») εκτιμάται ότι αποτελεί περίπου το 26,8% της μάζας-ενέργειας του σύμπαντος και αρκετοί επιστήμονες πιστεύουν ότι αποτελείται από ξεχωριστά σωματίδια, τα οποία όμως ακόμα δεν έχουν εντοπιστεί. Το 4,9% του σύμπαντος αποτελείται από τη συμβατική ορατή ύλη και το υπόλοιπο 68,3% από την ακόμα πιο μυστηριώδη «σκοτεινή» ενέργεια, σύμφωνα με τις νέες πρόσφατες μετρήσεις του ευρωπαϊκού δορυφορικού τηλεσκοπίου «Πλανκ».

Το διεθνές πείραμα «Alpha Magnetic Spectrometer» (AMS), κόστους 2 δισεκατομμυρίων δολαρίων και βάρους σχεδόν επτά τόνων, που ξεκίνησε στον ΔΔΣ τον Μάιο του 2011, καταγράφει τα σωματίδια υψηλής ενέργειας της κοσμικής ακτινοβολίας. Προσπαθεί έτσι έμμεσα να εντοπίσει τα σωματίδια σκοτεινής ύλης από τα κανονικά σωματίδια ύλης που θεωρητικά αφήνουν πίσω τους οι συγκρούσεις των πρώτων.

Όπως ανακοίνωσε στο CERN ο εκπρόσωπος του φιλόδοξου πειράματος καθηγητής του πανεπιστημίου ΜΙΤ και νομπελίστας Σαμ Τινγκ, σύμφωνα με το BBC, το πρακτορείο Ρόιτερ, το «Nature» και τους «Τάιμς της Νέας Υόρκης», το φασματόμετρο «είδε» ενδείξεις για πιθανές συγκρούσεις που οδηγούν στην εκμηδένιση σωματιδίων, τα οποία πιθανώς αφορούν τη σκοτεινή ύλη.

Όμως εμφανίστηκε επιφυλακτικός, τονίζοντας ότι οποιοδήποτε πιο οριστικό συμπέρασμα θα αργήσει, εωσότου γίνουν και άλλες παρατηρήσεις και αναλύσεις.

«Θα χρειαστούν λίγα ακόμα χρόνια. Όμως, η ακρίβεια του AMS είναι πολύ μεγαλύτερη από κάθε άλλο προηγούμενο πείραμα, συνεπώς πλησιάζουμε στο να αποκαλύψουμε την αιτία των σωματιδιακών συμβάντων που ανιχνεύουμε», δήλωσε ο ερευνητής Ρομπέρτο Μπατιστόν, καθηγητής φυσικής του πανεπιστημίου της Περούτζια.

Η σκοτεινή ύλη είναι αόρατη για τα τηλεσκόπια, αλλά η ύπαρξή της τεκμαίρεται από διάφορες ενδείξεις, όπως από την ισχυρή βαρυτική επίδραση που ασκεί στους γαλαξίες. Το όργανο AMS ανιχνεύει τον αριθμό ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων (των αντίστοιχων σωματιδίων αντι-ύλης), τα οποία, με βάση τουλάχιστον τη θεωρία, παράγονται όταν τα -υποτιθέμενα- σωματίδια σκοτεινής ύλης συγκρούονται μεταξύ τους στο διάστημα και αυτοκαταστρέφονται.

Όπως αναφέρεται στην πρώτη επιστημονική δημοσίευση των ερευνητών του πειράματος στο περιοδικό φυσικής «Physical Review Letters», ανιχνεύτηκε ήδη μια μικρή υπεροχή στην ποσότητα των ποζιτρονίων, κάτι που θεωρητικά αναμένεται μετά από μια τέτοια σύγκρουση σωματιδίων σκοτεινής ύλης (αυτοκαταστρέφονται και δημιουργούνται ποζιτρόνια).

Ακόμα, οι ερευνητές αναφέρουν ότι τα ποζιτρόνια «πέφτουν» πάνω στο AMS από κάθε κατεύθυνση του ουρανού και δεν μεταβάλλονται καθόλου διαχρονικά. Αυτό θεωρείται άλλη μια ένδειξη ότι ίσως προέρχονται από τη σκοτεινή ύλη, επειδή αν προέρχονταν από πιο συμβατικές πηγές (π.χ. αστέρες νετρονίων ή πάλσαρ), μάλλον θα εμφάνιζαν μεταβολές στον χώρο ή το χρόνο. Όμως, σε κάθε περίπτωση, θα χρειαστεί χρόνος για να υπάρξει μια πιο βέβαιη ερμηνεία των παρατηρήσεων.

Όπως ανακοίνωσαν οι φυσικοί, οι πρώτες μετρήσεις δείχνουν ότι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης πιθανώς έχουν μάζα αρκετών εκατοντάδων γιγαηλεκτρονιοβόλτ (GeV), έναντι περίπου 1 GeV που είναι η μάζα του πρωτονίου και 125 GeV της μάζας του σωματιδίου Χιγκς που πρόσφατα ανακαλύφθηκε.

Εκτός από το διαστημικό πείραμα AMS, στο οποίο συμμετέχουν με χρηματοδότηση 16 χώρες, σε εξέλιξη βρίσκονται αρκετά ακόμα επίγεια και υπόγεια επιστημονικά πειράματα για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης. Ακόμα και το CERN συμμετέχει σε αυτό το «κυνήγι», που αναμένεται να ενταθεί όταν ο επιταχυντής του τεθεί ξανά σε λειτουργία στις αρχές του 2015, με ακόμα περισσότερη ενεργειακή ισχύ.

http://portal.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_kathciv_1_04/04/2013_491782

Στην φωτογραφία ο Samuel Ting παρουσιάζει στο CERN τα πρόσφατα αποτελέσματα του AMS (Alpha Magnetic Sectrometer) – Την ομιλία μπορείτε να δείτε το βίντεο:

https://cdsweb.cern.ch/record/1537419

[Δροσος Γεωργιος]

Ενδείξεις για εντοπισμό σωματιδίων σκοτεινής ύλης.

Αμερικανοί επιστήμονες ανακοίνωσαν τις πρώτες ενδείξεις για την ανίχνευση σωματιδίων της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης, από ένα υπόγειο εργαστήριο, εκατοντάδες μέτρα κάτω από την επιφάνεια, σε ένα πρώην ορυχείο στη Μινεσότα των ΗΠΑ.

Αν και εκτιμάται ότι αποτελεί περίπου το 27% του σύμπαντος, κανείς δεν έχει καταφέρει ως τώρα να δει τη σκοτεινή ύλη.

Οι προσπάθειες για τον εντοπισμό της γίνονται τόσο από το διάστημα (από το Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο πάνω στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό), όσο και από τη Γη (CERN), αλλά κυρίως στα έγκατά της, ώστε να αποφεύγονται οι παρεμβολές από την κοσμική ακτινοβολία που πέφτει στην επιφάνεια του πλανήτη μας.

Οι ερευνητές του πειράματος CDMS (Cryogenic Dark Matter Search), που διευθύνεται από το Εθνικό Εργαστήριο Φέρμι του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας, οι οποίοι έκαναν τη σχετική ανακοίνωση σε συνέδριο της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρίας, σύμφωνα με το BBC, δήλωσαν ότι οι υπόγειοι ανιχνευτές τους εντόπισαν τρία «σήματα», που πιθανώς προέρχονται από τη σκοτεινή ύλη, καθώς προσκρούει πάνω σε σωματίδια της κανονικής ύλης. Όμως διευκρίνισαν ότι είναι νωρίς να μιλήσουν για ανακάλυψη, καθώς χρειάζονται περισσότερα δεδομένα για να επιβεβαιώσουν ότι όντως πρόκειται για τη σκοτεινή ύλη.

Η ύλη-φάντασμα, που μεταξύ άλλων συγκρατεί τους γαλαξίες, αντιδρά μόνο ασθενώς με την ορατή ύλη, γι’ αυτό τα υποθετικά σωματίδιά της έχουν αποκληθεί «ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια» (WIMP). Το πείραμα CDMS προσπαθεί να «πιάσει» αυτά τα φευγαλέα σωματίδια τις σπάνιες στιγμές που, όπως οι επιστήμονες πιστεύουν, προσκρούουν, βαθιά μέσα στο υπέδαφος, πάνω σε ατομικούς πυρήνες κανονικής ύλης (γερμανίου και πυριτίου), οι οποίοι έχουν ψυχθεί σε υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες, πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν.

Το ίδιο εργαστήριο -που ξεκίνησε τις υπόγειες έρευνές του το 2003- είχε αναφέρει δύο πιθανά τέτοια συμβάντα σύγκρουσης σωματιδίων το 2010, όμως αυτά αργότερα διαψεύστηκαν.

Αυτή τη φορά, ανιχνεύθηκαν τρία «σήματα» και η πιθανότητα να πρόκειται πάλι για λάθος, είναι μόλις 0,19% (άρα η πιθανότητα ανακάλυψης είναι σχεδόν 98%).

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των Αμερικανών φυσικών, αν όντως πρόκειται για συγκρούσεις σωματιδίων της σκοτεινής ύλης με σωματίδια της ορατής ύλης, τότε οι πρώτοι υπολογισμοί δείχνουν ότι το σωματίδιο σκοτεινής ύλης (το WIMP) έχει μικρότερη μάζα από ό,τι εκτιμάτο έως τώρα (περίπου επταπλάσια της μάζας του πρωτονίου), αν και εντός ορισμένων θεωρητικών προβλέψεων.

Μόνο η ανίχνευση περισσότερων «σημάτων» από σωματιδιακές συγκρούσεις στο μέλλον θα ρίξει περισσότερο φως στο μυστήριο.

http://portal.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_kathciv_1_16/04/2013_493982

 

Και επειδή οι Φυσικοί τρωνε ατελειωτες ωρες περιμένοντας...Οι Φυσικοί ΜΕΤΑ…

http://physicsgg.me/2011/04/16/%ce%bf%ce%b9-%cf%86%cf%85%cf%83%ce%b9%ce%ba%ce%bf%ce%af-%ce%bc%ce%b5%cf%84%ce%b1/

[Δροσος Γεωργιος]

Τρεις μοναχικοί γαλαξίες «δεμένοι» με σκοτεινή ύλη.

Ερευνητική ομάδα στην Ολλανδία εντόπισε τρεις μοναχικούς γαλαξίες που δεν ανήκουν σε κάποιο γαλαξιακό σμήνος αλλά ζουν μόνοι τους σε μια απομονωμένη, κρύα και σκοτεινή περιοχή του Σύμπαντος. Μάλιστα οι τρεις γαλαξίες σύμφωνα με τους ερευνητές βρίσκονται μέσα σε ένα νέφος αερίου (υδρογόνου) και είναι πιθανό να είναι δεμένοι με ένα κοσμικό σχοινί που αποτελείται από σκοτεινή ύλη.

Την ανακάλυψη έκαναν ερευνητές του Ινστιτούτου Αστρονομίας Kapteyn του Πανεπιστημίου του Γκρόνιγκεν. Η συγκεκριμένη ερευνητική ομάδα ασχολείται με την αναζήτηση απομονωμένων γαλαξιών στο Σύμπαν. Το ερευνητικό πρόγραμμα ονομάζεται VGS (Void Galactic Survey) και μέχρι στιγμής έχουν εντοπιστεί 60 τέτοιοι γαλαξίες. Είναι η πρώτη φορά όμως που εντοπίζεται μια γαλαξιακή τριπλέτα αυτού του είδους.

Το γαλαξιακό τρίο ονομάστηκε VGS_31 και βρίσκεται 42 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από το κοντινότερο γαλαξιακό σμήνος. «Δεν έχω ξαναδεί ένα τέτοιο σύστημα στο διαγαλαξιακό κενό» αναφέρει ο Μπουρτσού Μπειγιού, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας. Η συντριπτική πλειοψηφία των γαλαξιών βρίσκεται σε σμήνη που αποτελούνται από εκατοντάδες ή και χιλιάδες γαλαξίες. Μάλιστα πριν από λίγα χρόνια διαπιστώθηκε ότι τα γαλαξιακά σμήνη ενώνονται μεταξύ τους με «γέφυρες» ύλης, πιθανώς σκοτεινής ύλης, δημιουργώντας έτσι έναν κοσμικό ιστό μέσα στο Σύμπαν.

Σύμφωνα με τους ερευνητές οι τρεις γαλαξίες μοιάζουν με ένα παράξενο «οικοδόμημα» που στέκει μόνο του μέσα σε μια ερημική περιοχή. Υπήρξε στασιμότητα στην ανάπτυξη τους αφού στην περιοχή που βρίσκονται δεν υπήρχε αρκετή κοσμική τροφή, κυρίως αέρια. Για αυτό και η ανάπτυξη τους, ειδικά στα πρώιμα στάδια της, έχει χαρακτηριστικά που σπάνια βλέπουμε σε γαλαξίες που βρίσκονται σε σμήνη.

Το περιβάλλον μέσα στο οποίο αναπτύχθηκαν και υπάρχουν τα «μέλη» του καθιστά το VGS_31 ιδανικό για να μελετηθεί το πώς αναπτύσσονται και εξελίσσονται οι γαλαξίες.

Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Astrophysical Journal».

http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=509381

[Δροσος Γεωργιος]

CIBER: το πείραμα που θα ερευνήσει την απαρχή του Σύμπαντος.

Ο σχηματισμός των γαλαξιών ακολουθεί τα βαρυτικά «πηγάδια» που παράγονται από τη σκοτεινή ύλη.

Εκεί συγχωνεύτηκαν τα αέρια ελεύθερου υδρογόνου, και δημιουργήθηκαν τα πρώτα άστρα. Το Πείραμα Κοσμικού Υπέρυθρου Υποβάθρου (CIBER) μελετά τη συνολική φωτεινότητα του ουρανού, ώστε να εξετάσει στοιχεία από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες, χρησιμοποιώντας φασματικές υπογραφές και αναζητώντας συγκεκριμένα χωρικά μοτίβα.

Eπιστήμονες της NASA αναζητούν απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα με την έναρξη του πειράματος CIBER στις 4 Ιουνίου, αφού εκτοξευτεί με τον πύραυλο Black Brant XII από το Wallops Flight στη Βιρτζίνια.

«Τα πρώτα μεγάλα αστέρια που σχηματίστηκαν στο σύμπαν παρήγαγαν άφθονο υπεριώδες φως, το οποίο ιόνισε αέρια από ουδέτερο υδρογόνο. Το CIBER παρατηρεί κοντά στο υπέρυθρο φάσμα, καθώς η διαστολή του σύμπαντος μετέτρεψε τα αρχικά βραχέα υπεριώδη μήκη κύματος σε μακρά σχεδόν υπέρυθρα σήμερα. Το πείραμα ερευνά δύο χαρακτηριστικές υπογραφές του σχηματισμού των πρώτων αστεριών: τη συνολική φωτεινότητα του ουρανού μετά την αφαίρεση όλων των παρεμβολών, και ένα χαρακτηριστικό μοτίβο χωρικών διακυμάνσεων», δήλωσε o Τζέημι Μποκ, επικεφαλής ερευνητής του CIBER, από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια.

«Οι στόχοι του πειράματος είναι θεμελιώδους σημασίας για την αστροφυσική, καθώς εξετάζει τη διαδικασία του σχηματισμού των πρώτων γαλαξιών, αλλά η μέτρηση είναι επίσης εξαιρετικά ενδιαφέρουσα από άποψη τεχνικής δυσκολίας», πρόσθεσε.

Αυτή θα είναι η τέταρτη πτήση του CIBER πάνω σε έναν πύραυλο της NASA. Οι προηγούμενες εκτοξεύσεις ήταν το 2009, 2010 και 2012 αντίστοιχα, από την περιοχή White Sands στο Νέο Μεξικό. Μετά από κάθε πτήση ο εξοπλισμός του πειράματος ανακτήθηκε για τροποποιήσεις, ανάλυση και προετοιμασία για μεταγενέστερες πτήσεις..

Σε αυτή την πτήση το CIBER θα πετάξει σε έναν αρκετά μεγαλύτερο και ισχυρότερο πύραυλο από ότι στο παρελθόν. Αυτό σημαίνει ότι το CIBER θα βρεθεί σε μεγαλύτερο υψόμετρο (563 χιλιόμετρα), διαθέτοντας έτσι περισσότερο χρόνο παρατήρησης για τα όργανά του. Το πείραμα θα προσθαλασσωθεί με ασφάλεια στον Ατλαντικό Ωκεανό, 400 μίλια από την ακτή της Βιρτζίνια, αλλά δε θα ανακτηθεί.

Το CIBER αποτελεί προϊόν συνεργασίας του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας με το Πανεπιστήμιο Irvine της Καλιφόρνια, τη διαστημική υπηρεσία της Ιαπωνίας (JAXA), και το Ινστιτούτο Αστρονομίας και Επιστήμης του Διαστήματος της Κορέας (KASI). Η ίδια ομάδα αναπτύσσει μια βελτιωμένη εκδοχή του πειράματος, το οποίο θα ολοκληρωθεί το επόμενο έτος και θα διαθέτει πιο ισχυρούς αισθητήρες και οπτικές δυνατότητες.

Στην φωτογραφία προσομοίωση της πυκνότητας της ύλης, όταν το σύμπαν είχε ηλικία ένα δισεκατομμύριο έτη.

http://physicsgg.me/2013/05/22/ciber-%cf%84%ce%bf-%cf%80%ce%b5%ce%af%cf%81%ce%b1%ce%bc%ce%b1-%cf%80%ce%bf%cf%85-%ce%b8%ce%b1-%ce%b5%cf%81%ce%b5%cf%85%ce%bd%ce%ae%cf%83%ce%b5%ce%b9-%cf%84%ce%b7%ce%bd-%ce%b1%cf%80%ce%b1%cf%81%cf%87/

[Δροσος Γεωργιος]

Από τι είναι φτιαγμένη η σκοτεινή ύλη;

«Η σκοτεινή ύλη μπορεί να αποτελείται από σωματίδια Μαχοράνα, μια κατηγορία σωματιδίων που έχει προβλεφθεί από την δεκαετία του 1930 αλλά δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί», υποστηρίζουν οι θεωρητικοί φυσικοί από το πανεπιστήμιο Βαντερμπιλτ των ΗΠΑ, Ρόμπερτ Σέρερ και Τσου Μαν Χο.

Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Ελβετό αστρονόμο Φριτζ Σβίκι το 1933, για να εξηγήσει την ανωμαλία στην περιστροφή των γαλαξιών γύρω από το κέντρο τους, καθώς οι μετρήσεις έδειχναν πως τα αστέρια που ήταν μακριά από το γαλαξιακό κέντρο, είχαν ταχύτητες πολύ μεγαλύτερες από αυτές που μπορούσε να εξηγήσει η ορατή ποσότητα ύλης στον κάθε γαλαξία.

Βάσει μετρήσεων η επιστήμη καταλήγει ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί σχεδόν το 85% της ύλης του Σύμπαντος. Το μέγεθός της υπολογίζεται μέσω της αλληλεπίδρασης με την ορατή ύλη.

Οι δύο θεωρητικοί φυσικοί, εξετάζουν το ενδεχόμενο τα σωματίδια σκοτεινής ύλης να είναι φερμιόνια Μαχοράνα, μια μυστηριώδης κατηγορία σωματιδίων που ονομάστηκαν έτσι από τον Ιταλό φυσικό Ετόρε Μαχοράνα ο οποίος και τα πρότεινε λίγα χρόνια πριν εξαφανιστεί από προσώπου γης, το 1938, σε μια ιστορία που έχει προκαλέσει τη φαντασία πολλών ερευνητών.

 

http://physicsgg.me/2013/06/13/t%ce%b1-%cf%80%ce%b1%ce%b9%ce%b4%ce%b9%ce%ac-%cf%84%ce%b7%cf%82-%ce%bf%ce%b4%ce%bf%cf%8d-%cf%80%ce%b1%ce%bd%ce%b9%cf%83%cf%80%ce%ad%cf%81%ce%bd%ce%b1/

 

http://physicsgg.me/2011/10/17/%CF%84%CE%BF-%CE%BD%CE%B5%CF%84%CF%81%CE%AF%CE%BD%CE%BF-majorana-%CE%B4%CE%B5%CE%BD-%CE%B5%CE%AF%CE%BD%CE%B1%CE%B9-%CE%B4%CF%81%CE%AC%CE%BA%CE%BF%CF%85%CE%BB%CE%B1%CF%82/

 

Μια ιδιότητα αυτών των σωματιδίων είναι πως ενώ είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, μπορούν να αποκτήσουν τις ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες ενός ανάπολου. Πρόκειται για ένα είδος μαγνητισμού, που προβλέφθηκε το 1958 από το σοβιετικό φυσικό Γιακοβ Ζελτοβιτς, και έχει παρατηρηθεί στους πυρήνες βαριών ατομικών στοιχείων όπως ισότοπα του καισίου.

Ενώ σωματίδια με κοινές ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες αλληλεπιδρούν με ηλεκτρομαγνητικά πεδία ακόμη και όταν είναι ακίνητα, τα σωματίδια που φέρουν ανάπολα πεδία πρέπει να κινούνται, και μάλιστα όσο μεγαλύτερη η ταχύτητά τους, τόσο μεγαλύτερη και η αλληλεπίδραση μεταξύ τους.

Ως αποτέλεσμα, τα ανάπολα σωματίδια θα ήταν πολύ πιο ενεργά στα πρώιμα στάδια της εξέλιξης του Σύμπαντος, όταν αυτό ήταν ακόμη πολύ θερμό και κινητικό, και λιγότερο ενεργά αργότερα, όταν το Σύμπαν διαστελλόταν και κρύωνε.

Έτσι, τα σωματίδια που προτείνουν οι φυσικοί εξαυλώθηκαν κατά κύριο λόγο στις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις στο νεαρό Σύμπαν, και τα υπόλοιπα που απέμειναν από εκείνες τις συγκρούσεις αποτελούν τη σκοτεινή ύλη που βλέπουμε σήμερα. Επειδή η σκοτεινή ύλη κινείται σήμερα με πολύ μικρότερες ταχύτητες, τα σωματίδια αυτά δεν αλληλεπιδρούν πολύ με την υπόλοιπη ύλη, διαφεύγοντας μέχρι σήμερα τον απευθείας εντοπισμό τους.

http://www.defencenet.gr/defence/item/%CE%B1%CF%80%CF%8C-%CF%84%CE%B9-%CE%B5%CE%AF%CE%BD%CE%B1%CE%B9-%CF%86%CF%84%CE%B9%CE%B1%CE%B3%CE%BC%CE%AD%CE%BD%CE%B7-%CE%B7-%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE-%CF%8D%CE%BB%CE%B7

[Δροσος Γεωργιος]

Οι επιστήμονες ξέρουν πού κρύβεται η «σκοτεινή ύλη»

Μια ρωσο-αμερικανική ομάδα επιστημώνων έχει υποβάλει μια νέα θεωρία της σύνθεσης και της θέσης της «σκοτεινής ύλης» στο Σύμπαν. Η ουσία αυτή δεν εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και, συνεπώς, εξακολουθεί να είναι ακόμα άπιαστη για συσκευές. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες μόνο υπόθεταν για το πού είναι χαμένες οι συστάδες αυτής της μυστηριώδους ύλης. Τώρα όμως «ξέρουμε πού πρέπει να την αναζητούμε» - βεβαιώνει η ρωσο-αμερικανική ομάδα φυσικών. – Σχηματίζει δίσκους γύρω από τους γαλαξίες, τα αστέρια και τους πλανήτες».

«Να δεις το αόρατο και να γνωρίσεις το αγνώριστο» - με τέτοιο σύνθημα εργάζεται τώρα η εν λόγω ρωσο-αμερικανική ομάδα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ (ΗΠΑ). Όσον αφορά το θέμα της «σκοτεινής ύλης» μέχρι τώρα υπάρχουν εδώ περισσότερα ερωτήματα και εικασίες παρά διαπιστευμένα γεγονότα. Μέχρι σήμερα διαδιδόταν η γνώμη ότι τα σωματίδια αυτής της ουσίας δεν αλληλεπιδρούν σχεδόν καθόλου μεταξύ τους, ενώ η επιστημονική ομάδα με επικεφαλής τον Αντρέι Κάτς στις σελίδες του περιοδικού Physical Review Letters, διαψεύδει αυτή την υπόθεση. Τα σωματίδια της «σκοτεινής ύλης» θα πρέπει να είναι διαφορετικά - όχι μόνο παθητικά, αλλά και ενεργά. Υπάρχουν «σκοτεινά» πρωτόνια και ηλεκτρόνια, τα οποία αλληλεπιδρούν και σχηματίζουν «σκοτεινά» άτομα, - πιστεύουν οι επιστήμονες.

Η ομάδα επιστημόνων άρχισε να μιλά για τη δραστηριότητα και την αλληλεπίδραση των σωματιδίων της «σκοτεινής ύλης» μετά την ανάλυση των βαρυτικών επιδράσεων. Κρίνοντας απ’ αυτές τις επιδράσεις, η «σκοτεινή ύλη» σχηματίζει δίσκους γύρω από τους γαλαξίες, τα αστέρια και τους πλανήτες.

Τέτοιες συστάδες της άπιαστης ουσίας μπορούν να εμφανιστούν σαν αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ των «σκοτεινών» πρωτονίων και ηλεκτρονίων. Προκαλούν την απώλεια της ενέργειας και τότε, τα σωματίδια θα πρέπει να αρχίσουν να κινούνται πιο αργά, - εξηγεί ο Αντρέι Κατς. Αυτό ακριβώς οδηγεί στη συσσώρευσή τους και στο σχηματισμό επίπεδου δίσκου γύρω από το Γαλαξία. Έτσι συμβαίνει και με τη συνήθη ύλη.

Οι φυσικοί εξέφρασαν επίσης εικασίες ότι τα «σκοτεινά» άτομα μπορούσαν να σχηματίσουν «σκοτεινό» πλάσμα, οι παλμοί στο οποίο άσκησαν επίδραση στο σχηματισμό του πρώιμου Σύμπαντος και ότι τώρα τα μυστηριώδη σωματίδια ασκούν επίδραση στα κοσμικά αντικείμενα.

«Η θεωρία του «σκοτεινού δίσκου» είναι ένας νέος ελικοειδής γύρος στην κατανόηση της ιστορίας του Σύμπαντος», - σχολίασε την έρευνα ο αστροφυσικός από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας Σον Κάρολ (Sean Carroll).

Τις βαρυτικές επιδράσεις που προκαλούνται από το δίσκο της «σκοτεινής ύλης» θα πρέπει να τις καταγράψει το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia (Γαία), - θεωρεί ο Κάρολ. Αυτό το υπερισχυρό τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, που προβλέπεται να τοποθετηθεί σε τροχιά το φθινόπωρο του 2013, θα συντάξει λεπτομερή χάρτη του Γαλαξία και τότε οι επιστήμονες ελπίζουν να πάρουν επιβεβαιώσεις της θεωρίας τους.

http://greek.ruvr.ru/2013_06_21/116317835/

[trex]

MOND: Μια εναλακτική θεωρία βαρύτητας …

… ερμηνεύει κινήσεις γαλαξιών

 

Μια εναλλακτική θεωρία βαρύτητας, η MOND (Modified Newtonian Dynamics), πέρασε τις πρώτες της εξετάσεις, προβλέποντας επιτυχώς τη διασπορά στις ταχύτητες των άστρων 10 γαλαξιών-νάνων που κινούνται σε τροχιά γύρω από το γειτονικό μας γαλαξία Ανδρομέδα.

Η διασπορά στις σχετικές ταχύτητες των άστρων εντός ενός γαλαξία-νάνου αποδίδεται από την πλειοψηφία των επιστημόνων στη σκοτεινή ύλη. Γενικότερα, μια πληθώρα από αστρονομικά φαινόμενα που δε συνάδουν με τη καθιερωμένη θεωρία μας για τη βαρύτητα, τη Γενική Σχετικότητα, έχουν οδηγήσει την επιστημονική κοινότητα στο εξής δίλημμα: είτε η Γενική Σχετικότητα σφάλλει, είτε υπάρχουν στο Σύμπαν η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια οι οποίες δύνανται να εξηγήσουν αυτές τις συμπεριφορές.

Οι περισσότεροι επιστήμονες που ασχολούνται με αυτό το ζήτημα ακολουθούν τη δεύτερη οδό, ψάχνοντας για τη φύση της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας. Υπάρχουν όμως κι άλλοι, οι οποίοι αναζητούν νέες θεωρίες βαρύτητας που ίσως καταφέρουν να εξηγήσουν τα περίεργα αυτά φαινόμενα δίχως την ανάγκη για ύπαρξη σκοτεινής ύλης ή και σκοτεινής ενέργειας.

Μια ιδέα προς αυτή την κατεύθυνση, είναι και η MOND. Όπως υποδεικνύει και τα αρχικά του όνοματός της τροποποιεί του δυναμικούς νόμους του Νεύτωνα με τέτοιο τρόπο ώστε να μη χρειάζεται η παρουσία της σκοτεινής ύλης για να εξηγήσει τις κινήσεις των αστέρων στους γαλαξίες. Η τροποποίηση λαμβάνει χώρα σε πολύ μικρές επιταχύνσεις (ή βαρύτητες), 11 τάξης μεγέθους μικρότερες από αυτή στην επιφάνεια της Γης.

Σε μια δημοσίευση στο περιοδικό The Astrophysical Journal, ο Mordehai Milgrom, ο «πατέρας» της MOND, και η καθηγήτρια αστρονομίας του πανεπιστημίου Case Western Reserve Stacy McGaugh, χρησιμοποιώντας την εναλλακτική θεωρία καταφέρνουν να υπολογίσουν σωστά τη διασπορά στις ταχύτητες σε 17 γαλαξίες-νάνους.

Πρόκειται για σχεδόν σφαιρικούς, και σχετικά θαμπούς γαλαξίες δορυφόρους της Ανδρομέδας. Είναι από τους μικρότερους γαλαξίες που υπάρχουν, περιέχοντας μερικές χιλιάδες μόνο άστρα. Για να εξηγηθεί η κίνηση αυτών των άστρων τους, σύμφωνα με την κατεστημένη θεωρία απαιτούνται τεράστιες ποσότητες σκοτεινής ύλης. Ωστόσο, σύμφωνα με τους υπέρμαχους της MOND, με τη χρήση της νέας θεωρίας, κάθε ανάγκη για σκοτεινή ύλη παραβλέπεται.

Μένει πλεόν να αποδειχθεί, ποιο από τα δύο μοντέλα είναι αληθές: η σκοτεινή ύλη ή η MOND. Η MOND προβλέπει ένα νέο φαινόμενο, όπου στους γαλαξίες που βρίσκονται μακριά από την Ανδρομέδα, τα βαρυτικά πεδία κυριαρχούνται από τα αστέρια των γαλαξιών, ενώ στους γαλαξίες κοντά στην Ανδρομέδα, κυριαρχεί εκείνη στα βαρυτικά τους πεδία. Η σκοτεινή ύλη δεν κάνει τέτοια διάκριση, δίνοντας έτσι μία πολύ καλή ευκαιρία για τους αστρονόμους για να συγκρίνουν τις δύο θεωρίες, με βάση νέες παρατηρήσεις.

 

http://physicsgg.me/2013/09/03/mond-%CE%BC%CE%B9%CE%B1-%CE%B5%CE%BD%CE%B1%CE%BB%CE%B1%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE-%CE%B8%CE%B5%CF%89%CF%81%CE%AF%CE%B1-%CE%B2%CE%B1%CF%81%CF%8D%CF%84%CE%B7%CF%84%CE%B1%CF%82/

[Δροσος Γεωργιος]

H αναζήτηση της σκοτεινής ύλης από το πείραμα CDMSlite.

Καθώς η φύση της σκοτεινής ύλης παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης επιστήμης, αυτή τη στιγμή λαμβάνουν χώρα ένα μεγάλο πλήθος από διαφορετικά πειράματα σε όλο το πλανήτη, αλλά και στο διάστημα, με σκοπό την ανίχνευση των λεγόμενων «σκοτεινών σωματιδίων».

Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης δεν έχει επιβεβαιωθεί με άμεσο εντοπισμό κάποιου σωματιδίου, ωστόσο βασίζεται κυρίως σε αστρονομικές παρατηρήσεις. Σύμφωνα με την άποψη της πλειοψηφίας των επιστημόνων, το Σύμπαν που αντιλαμβανόμαστε αποτελεί μονάχα το 4% του τι πραγματικά υπάρχει εκεί έξω. Το υπόλοιπο 23% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη, η οποία δεν αλληλεπιδρά με την ύλη που γνωρίζουμε, ενώ το υπόλοιπο 73% είναι μια μορφή ενέργειας που ευθύνεται για την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος, της οποίας την προέλευση επίσης δε γνωρίζουμε και για αυτό την αποκαλούμε και αυτή σκοτεινή.

Νωρίτερα αυτό το χρόνο υπήρξαν ενδείξεις πως ίσως τα σκοτεινά σωματίδια να έχουν ελαφρύτερη μάζα από αυτή που πιστεύαμε.

Οι εικασίες για τη μάζα των σωματιδίων που απαρτίζουν τη σκοτεινή ύλη σχετίζεται κυρίως με τη θεωρία της υπερσυμμετρίας, η οποία αντιστοιχεί σε κάθε γνωστό σωματίδιο ένα άλλο υπερ-εταίρο.

Τα υπερσωματίδια αυτά είναι από τους πιο πιθανούς υποψήφιους για τη σκοτεινή ύλη και συνήθως αποκαλούνται βαριά, εξαιτίας της σχετικά μεγάλης μάζας τους. Ωστόσο ίσως υπάρχουν και άλλες εκδοχές για την προέλευση της σκοτεινής ύλης που δε σχετίζονται με την υπερσυμμετρία, το οποίο να επιτρέπει στα σωματίδια αυτά να είναι αντίστοιχα με τα κοινά σωματίδια.

«Δε γνωρίζουμε, θα μπορούσε να υπάρχει και ελαφριά και βαριά σκοτεινή ύλη» λέει ο φυσικός Dan Bauer, υπεύθυνος του πειράματος CDMS (Cryogenic Dark Matter Search).

Το CDMS II που λαμβάνει χώρα αυτό τον καιρό στο ορυχείο Soudan, στη βόρεια Μινεσότα περιλαμβάνει μια σειρά από ανιχνευτές παγωμένους σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, βαθιά μέσα στο έδαφος ώστε να μην επηρεάζονται από την ακτινοβολία του περιβάλλοντος. Τα άτομα που βρίσκονται σε παγωμένους κρυστάλλους στέκονται σχεδόν ακίνητα, κι έτσι είναι πιο εύκολο να ανιχνευθεί πότε διαταράσσονται. Αν ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης χτυπήσει ένα άτομο του ανιχνευτή του CDMS, θα απελευθερωθεί ένα ποσό ενέργειας που θα εντοπισθεί από τις ηλεκτρονικές διατάξεις.

Ωστόσο, όσο πιο ελαφριά είναι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης, τόσο μικρότερη και η διαταραχή, και συνεπώς πιο δύσκολος ο εντοπισμός του σωματιδίου. Για το λόγο αυτό έγιναν κάποιες βελτιώσεις στους ανιχνευτές, και πλέον το CDMSlite είναι εξοπλισμένο με ενισχυτές σήματος, οι οποίοι χρησιμοποιώντας 17 φορές μεγαλύτερη ισχύ είναι ικανοί να ανιχνεύσουν σωματίδια ακόμη και πιο ελαφριά από 6 GeV (συγκριτικά το πρωτόνιο είναι λίγο ελαφρύτερο από 1 GeV), κάνοντάς το CDMS το πιο ευαίσθητο πείραμα στον κόσμο για την ανίχνευση σκοτεινών σωματιδίων.

«Μελετάμε περιοχές που δεν έχουν ελεγχθεί νωρίτερα», λέει ο Jeter Hall, εμπνευστής της πατέντας στο CDMSlite. Ενώ πάντως το CDMS ενδιαφέρεται για την εκδοχή των ελαφριών σκοτεινών σωματιδίων, δεν παύει να κοιτάζει και για βαρύτερα σωματίδια. «Πρέπει να σκεφτούμε όλο το εύρος των δυνατοτήτων, ειδικά εάν σκεφτούμε πόσα λίγα γνωρίζουμε για τις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης», εξηγεί ένας ακόμη φυσικός του πειράματος, ο Richard Partridge.

Οι ερευνητές πάντως θα χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία που αναπτύχθηκε για το CDMSlite και στη νέα εκδοχή του πειράματος, σε ένα ορυχείο βάθους 1,6 χιλιομέτρων στο SNOLAB του Καναδά, σπρώχνοντας τα όρια των ανιχνευτών ακόμη παραπέρα. Για την ώρα, οι προσπάθειες για τον απευθείας εντοπισμό σωματιδίων σκοτεινής ύλης εντείνεται.

http://physicsgg.me/2013/09/25/h-%ce%b1%ce%bd%ce%b1%ce%b6%ce%ae%cf%84%ce%b7%cf%83%ce%b7-%cf%84%ce%b7%cf%82-%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%ae%cf%82-%cf%8d%ce%bb%ce%b7%cf%82-%ce%b1%cf%80%cf%8c-%cf%84%ce%bf-%cf%80%ce%b5/

[trex]

Ανίχνευσε σκοτεινή ύλη το πείραμα LUX ;

H απάντηση στις 30 Οκτωβρίου

 

Οι επιστήμονες που χειρίζονται τον ανιχνευτή LUX (Large Underground Xenon – Μεγάλος Υπόγειος Ανιχνευτής Ξένου) στη νότια Ντακότα, ίσως τον πιο ευαίσθητο ανιχνευτή σκοτεινής ύλης του κόσμου, θα ανακοινώσουν τα αποτελέσματα της μέχρι τώρα έρευνάς τους, στις 30 Οκτωβρίου.

 

Είναι πιθανό να έχουν ανιχνευθεί τα υποθετικά – μέχρι στιγμής – σωματίδια WIMPs (Weakly Ιnteracting Μassive Particles), σωματίδια μεγάλης μάζας που αλληλεπιδρούν με την συνηθισμένη ύλη διαμέσου της ασθενούς αλληλεπίδρασης.

 

Τα WIMPs ίσως να είναι η αναζητούμενη σκοτεινή ύλη.

 

Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης χρονολογείται από τη δεκαετία του 1930, όταν ο αστρονόμος Fritz Zwicky (Φριτς Τσβίκι) παρατήρησε ότι οι γαλαξίες του γαλαξιακού σμήνους της Κόμης δεν κινούνταν σύμφωνα με τη νευτώνεια βαρύτητα.

 

Ο Zwicky ανακάλυψε ότι οι γαλαξίες του γαλαξιακού σμήνους της Κόμης κινούνταν τόσο γρήγορα που σύμφωνα με τους νευτώνειους νόμους της κίνησης το σμήνος θα έπρεπε να διαλυθεί.

 

Η μόνη εξήγηση που σκέφτηκε για το γεγονός ότι το σμήνος διατηρείται ενωμένο και δεν διαλύεται, είναι ότι περιέχει εκατοντάδες φορές περισσότερη ύλη απ’ όση βλέπουμε με τα τηλεσκόπιά μας – αυτή που αποκαλούμε σήμερα σκοτεινή ύλη.

 

Μετά από πολλά χρόνια οι αστρονόμοι αντιλήφθηκαν ότι η μάζα και η βαρύτητα των σωμάτων που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι αρκετή για να εξηγηθεί η κίνηση των γαλαξιών.

 

Έκτοτε έχει υπολογιστεί ότι η κανονική ύλη – από τους πλανήτες και τα άστρα μέχρι τους γαλαξίες – δεν αντιστοιχεί παρά μόνο στο 16% της ύλης στο Σύμπαν, ενώ το υπόλοιπο 84% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

 

Η σκοτεινή ύλη γίνεται αντιληπτή λόγω της βαρυτικής της επίδρασης στους γαλαξίες, οι επιστήμονες όμως δεν έχουν ιδέα από τι αποτελείται.

 

Γνωρίζουν πάντως ότι δεν εκπέμπει, δεν ανακλά και δεν διαθλά την ακτινοβολία, γι’ αυτό και είναι κυριολεκτικά αόρατη.

 

Μια πρόταση για να εξηγηθεί το μυστήριο της σκοτεινής ύλης είναι τα σωματίδια WIMPs, σωματίδια μεγάλης μάζας τα οποία δεν αλληλεπιδρούν με τα άτομα ηλεκτρομαγνητικά και επομένως δεν είναι ορατά.

 

Σύμφωνα με τη θεωρία, όμως, τα WIMP αλληλεπιδρούν μέσω της βαρύτητας και της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, η οποία ευθύνεται για την ραδιενέργεια βήτα.

 

Τα WIMPs θεωρητικά θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με τους πυρήνες των ατόμων ξένου μέσα στον ανιχνευτή LUX, και επομένως να ανιχνευθούν.

 

Τελευταία έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος ανταγωνισμός μεταξύ των πειραμάτων που προσπαθούν να ανιχνεύσουν σκοτεινή ύλη, όπως το πείραμα DAMA/LIBRA (Dark Matter Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes) στο Gran Sasso ή το πείραμα AMS (Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που έδωσε κάποιες ενδείξεις σκοτεινής ύλης

ή το πείραμα CDMS ΙΙ (Cryogenic Dark Matter Search), που τον περασμένο Απρίλιο ανακοίνωσε ότι οι υπόγειοι ανιχνευτές του εντόπισαν τρία «σήματα», που πιθανώς να οφείλονται στη σκοτεινή ύλη.

 

Και τώρα έρχεται το πείραμα LUX και η ανακοίνωση στις 30 Οκτωβρίου που δημιουργεί προσδοκίες για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης.

 

Μέχρι και δημοσκοπήσεις (motls.blogspot.gr/2013/10/lux-dark-matter-event-october-30th.html) πραγματοποιούνται στο διαδίκτυο σχετικά με το αν το LUX ανίχνευσε σωματίδια σκοτεινής ύλης και σε ποιο εύρος ενεργειών !

 

http://physicsgg.me/2013/10/27/%CE%B1%CE%BD%CE%AF%CF%87%CE%BD%CE%B5%CF%85%CF%83%CE%B5-%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE-%CF%8D%CE%BB%CE%B7-%CF%84%CE%BF-%CF%80%CE%B5%CE%AF%CF%81%CE%B1%CE%BC%CE%B1-lux/

[Δροσος Γεωργιος]

Υπόγειο πείραμα αποτυγχάνει να ρίξει φως στη σκοτεινή ύλη.

Μια γιγάντια δεξαμενή κατεψυγμένου αερίου, κρυμμένη σε βάθος ενάμισι χιλιομέτρου μέσα σε ένα εγκαταλειμμένο χρυσωρυχείο, συγκεντρώνει εδώ και μήνες το ενδιαφέρον των φυσικών που αναζητούν τη χαμένη ύλη του Σύμπαντος. Όμως ο πρώτος γύρος του πειράματος έληξε χωρίς να ρίξει φως στο μυστήριο της σκοτεινής ύλης.

«Δεν καταγράψαμε κανένα συμβάν που σχετίζεται με οποιοδήποτε είδος σκοτεινής ύλης» ανακοίνωσε την Τετάρτη ο Ρικ Γκάιτσελ του Πανεπιστημίου Μπράουν, εκπρόσωπος του Μεγάλου Υπόγειου Ανιχνευτή Ξένου ή LUX.

Το LUX, μέχρι σήμερα ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής σκοτεινής ύλης, σχεδιάστηκε για την αναζήτηση υποθετικών σωματιδίων που ονομάζονται WIMP (ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια μεγάλης μάζας, σε ελεύθερη απόδοση), από τα οποία ενδέχεται να αποτελείται η λεγόμενη σκοτεινή ύλη.

Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης χρονολογείται στη δεκαετία του 1930, όταν οι αστρονόμοι αντιλήφθηκαν ότι η μάζα και η βαρύτητα των σωμάτων που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι αρκετή για να εξηγηθεί η κίνηση των γαλαξιών.

Έκτοτε έχει υπολογιστεί ότι η κανονική ύλη -από τους πλανήτες και τα άστρα μέχρι τους γαλαξίες- δεν αντιστοιχεί παρά μόνο στο 16% της ύλης στο Σύμπαν, ενώ το υπόλοιπο 84% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

Η σκοτεινή ύλη γίνεται αντιληπτή λόγω της βαρυτικής της επίδρασης στους γαλαξίες, οι επιστήμονες όμως δεν έχουν ιδέα από τι αποτελείται.

Γνωρίζουν πάντως ότι δεν εκπέμπει, δεν ανακλά και δεν διαθλά την ακτινοβολία, γι' αυτό και είναι κυριολεκτικά αόρατη.

Ένα είδος υποθετικής ύλης που έχει προταθεί ως εξήγηση στο μυστήριο είναι τα σωματίδια WIMP, σωματίδια μεγάλης μάζας τα οποία δεν αλληλεπιδρούν με τα άτομα ούτε με τον ηλεκτρομαγνητισμό του φωτός και επομένως δεν είναι ορατά. Σύμφωνα με τη θεωρία, όμως, τα WIMP αλληλεπιδρούν μέσω της βαρύτητας και της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, η οποία ευθύνεται για ορισμένα είδη ραδιενέργειας.

Χάρη σε αυτές τις ιδιότητες, τα WIMP -εφόσον υπάρχουν- θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με τους πυρήνες των ατόμων ξένου μέσα τον ανιχνευτή LUX.

To μηχάνημα των τριών τόνων βρίσκεται στην Υπόγεια Ερευνητική Εγκατάσταση του Σάνφορντ, ένα παλιό ορυχείο χρυσού βάθους 2.300 μέτρων στο Μπλακ Χιλς της Νότιας Ντακότα, το οποίο μονώνει το σύστημα από την κοσμική ακτινοβολία. Στην καρδιά του συστήματος βρίσκεται ένα κάνιστρο με 370 κιλά υγροποιημένου αερίου ξένου.

Η ιδέα είναι ότι τα σωματίδια WIMP θα φτάνουν σε τέτοιο βάθος επειδή δεν αλληλεπιδρούν με την ύλη των υπερκείμενων βράχων. Όταν όμως συγκρούονται με άτομα ξένου προκαλούν τον ιονισμό τους και την εκπομπή αμυδρών φωτεινών λάμψεων, οι οποίες καταγράφονται με φωτοπολλαπλασιαστές.

Στον πρώτο γύρο του πειράματος, διάρκειας 85 ημερών, οι υπεύθυνοι του πειράματος περίμεναν να καταγράψουν περίπου 1.600 τέτοιες λάμψεις.

Ανίχνευσαν όμως μόνο 160, οι οποίες αποδίδονται στη φυσική ραδιενέργεια των γύρω πετρωμάτων.

Τα αποτελέσματα, τα οποία δεν έχουν δημοσιευτεί αλλά παρουσιάστηκαν την Τετάρτη από ερευνητές του Στάνφορντ, δείχνουν τώρα να δικαιώνουν τους υπεύθυνους του XENON, ενός αντίστοιχου υπόγειου πειράματος στο Γκραν Σάσο της Ιταλίας, οι οποίοι είχαν ανακοινώσει ότι απέτυχαν να ανιχνεύσουν WIMP, κατηγορήθηκαν όμως ότι δεν είχαν καλιμπράρει σωστά τον ανιχνευτή.

http://sanfordlab.org/news/press_release/first-results-lux-experiment-south-dakota

Παρόλα αυτά, η θεωρία των WIMP δεν μπορεί να θεωρηθεί ακόμα νεκρή. Παραμένει ανοιχτό το ενδεχόμενο να υπήρχαν προβλήματα καλιμπραρίσματος στο LUX, όπως και το ενδεχόμενο να έχουν τα WIMP πολύ μικρότερη μάζα από ό,τι είχε εκτιμηθεί.

Οι ερευνητές του XENON σχεδιάζουν τώρα έναν πιο ευαίσθητο ανιχνευτή, ο οποίος θα περιέχει ένα τόνο ξένου, ενώ οι υπεύθυνοι του LUX θα συνεχίσουν να συλλέγουν δεδομένα για δύο χρόνια. Αργότερα ελπίζουν να εξασφαλίσουν χρηματοδότηση για έναν ανιχνευτή των επτά τόνων.

Μέχρι τότε η σκοτεινή ύλη πιθανότατα θα παραμείνει κρυμμένη στο σκοτάδι.

[Δροσος Γεωργιος]

Σκοτεινά φωτόνια και σκοτεινή ύλη.

Σύμφωνα με όσα γνωρίζουμε σήμερα, το Σύμπαν που παρατηρούμε γύρω μας (το ορατό Σύμπαν), αντιστοιχεί σε ένα 5% περίπου από ό,τι πιστεύουμε πως υπάρχει εκεί έξω, με το υπόλοιπο 95% να αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια οι οποίες αποκαλούνται σκοτεινές καθώς δε γνωρίζουμε τι είδους σωματίδια τις απαρτίζουν.

Για τη μελέτη των «σκοτεινών» αυτών φαινομένων, και ειδικότερα της σκοτεινής ύλης, ορισμένοι επιστήμονες στρέφονται προς μία νέα κατεύθυνση και το σχεδιασμό ενός νέου πειράματος στο εργαστήριο Jefferson στις ΗΠΑ.

https://www.jlab.org/

Γνωρίζουμε πως το φως απαρτίζεται από φωτόνια, τα οποία αλληλεπιδρούν με την ορατή ύλη, αλλά δεν έχουν καμία αλληλεπίδραση με τη σκοτεινή ύλη. Υπάρχει όμως περίπτωση να υπάρχει ένα «σκοτεινό» αντίστοιχο του φωτονίου, το οποίο να αλληλεπιδρά με το σκοτεινό κόσμο; Την απάντηση στο παραπάνω ερώτημα θα προσπαθήσει να δώσει μια συνεργασία φυσικών, που ονομάζεται DarkLight.

«Ένα τέτοιο σωματίδιο προϋποθέτει την ύπαρξη σωματιδίων σκοτεινής ύλης τα οποία θα πρέπει μέσω κάποιου μηχανισμού να αλληλεπιδράσουν με τα συνηθισμένα σωματίδια», εξηγεί ο καθηγητής του ΜΙΤ Ρίτσαρντ Μίλνερ, εκπρόσωπος της συνεργασίας DarkLight.

«Τα σκοτεινά φωτόνια που προτείνουμε κάνουν ακριβώς αυτό», καταλήγει.

Σύμφωνα με τη θεωρία που προτείνει η ομάδα DarkLight, το σκοτεινό φωτόνιο μοιάζει πολύ με το γνωστό μας φωτόνιο, όμως έχει μάζα, και γι’ αυτό πολλές φορές αποκαλείται και βαρύ φωτόνιο ή ακόμη και σωματίδιο Α’. Υπό συνθήκες, υποστηρίζουν οι φυσικοί σωματίδιο Α’ θα αλληλεπιδρά και με τη συνήθη ύλη, ενώ ο καθηγητής Μίλνερ τονίζει πως ίσως να έχουν ήδη υπάρξει ενδείξεις για την ύπαρξή του σε πειράματα σωματιδιακής φυσικής που έχουν γίνει στο παρελθόν.

Ένα από τα πειράματα αυτά είναι το πείραμα Muon g-2, το οποίο έλαβε χώρα το 2001 στο εργαστήριο Brookhaven στις ΗΠΑ, με σκοπό τη μέτρηση ορισμένων ιδιοτήτων μιας κατηγορίας σωματιδίων που ονομάζονται μιόνια. Το αποτέλεσμα του πειράματος δε συμφώνησε εντέλει με τη θεωρία. «Εάν είναι αληθινή, αυτή η ασυμφωνία θα μπορούσε να εξηγηθεί από ένα σκοτεινό φωτόνιο με τη μάζα και τα χαρακτηριστικά τα οποία ψάχνει η ομάδα DarkLight», λέει ο Μίλνερ, ο οποίος προσθέτει πως παρόμοια παράταιρα αποτελέσματα εξάγονται και σε έρευνες αστροφυσικής.

Εάν τα βαριά φωτόνια αλληλεπιδρούν με την ύλη, είναι εφικτός και ο σχεδιασμός ενός ειδικού πειράματος για την ανίχνευσή τους. Σύμφωνα με τη DarkLight, τέτοια σωματίδια θα μπορούσαν να προκύψουν από δέσμες φορτισμένων σωματιδίων όπως τα ηλεκτρόνια. Έτσι κατέληξαν στο εργαστήριο Jefferson στη Βιρτζίνια των ΗΠΑ, το οποίο κατέχει το πιο ισχυρό λέιζερ ηλεκτρονίων στον κόσμο, με ισχύ ενός μεγαβάτ, το οποίο θα μπορούσε να αναδείξει για πρώτη φορά την παρουσία σκοτεινών φωτονίων στο Σύμπαν.

Η DarkLight προχώρησε στο λεπτομερή σχεδιασμό του πειράματος, το οποίο εγκρίθηκε και δοκιμάζεται ήδη από τον περασμένο Ιούλιο. Τα πρώτα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Physical Review Letters, όμως για την ώρα αφορούν στη σωστή λειτουργία της πειραματικής διάταξης. Η ομάδα DarkLight επισημαίνει πως θα χρειαστεί ακόμη πολλή δουλειά προτού ολοκληρωθεί η κατασκευή των ανιχνευτών που θα παγιδεύσουν τα βαριά φωτόνια (εάν υπάρχουν) και τελειοποιηθεί ο σχεδιασμός του πειράματος.

Την ίδια ώρα, στο ίδιο εργαστήριο ετοιμάζονται ακόμη δύο πειράματα με ακριβώς τον ίδιο σκοπό, από διαφορετικές ομάδες, μετατρέποντας το εργαστήριο Jefferson το διεθνές επίκεντρο στην ανίχνευση των σωματιδίων Α’.

http://physicsgg.me/2013/11/19/%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%ac-%cf%86%cf%89%cf%84%cf%8c%ce%bd%ce%b9%ce%b1-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%ae-%cf%8d%ce%bb%ce%b7/

[Δροσος Γεωργιος]

Ένας δίσκος σκοτεινής ύλης γύρω από τη Γη;

Το GPS (Global Positioning System), είναι ένα σύστημα εντοπισμού θέσης και βασίζεται σε μια ομάδα δορυφόρων που περιστρέφονται γύρω από Γη. Εκτός του ότι στην καθημερινή ζωή μας βοηθάει να βρούμε μια διαδρομή, θα μπορούσε ίσως να δώσει απαντήσεις και σε θεμελιώδη ερωτήματα της φυσικής.

Η αποδεκτή μάζα της Γης σήμερα είναι M⊕ = 5.97219 x 10στην24 kg (nasa.gov). Η ανάλυση των τροχιών των δορυφόρων GPS δείχνει ότι η Γη είναι βαρύτερη κατά 3,8819 x 10στην20 kg ή 0,005 με 0,008 % μεγαλύτερη από την τιμή της μάζας της Γης που δέχεται η Διεθνής Αστρονομική Ένωση.

Και που οφείλεται αυτή η απόκλιση; Στην σκοτεινή ύλη, σύμφωνα με τον Ben Harris του Πανεπιστημίου του Τέξας.

Η σκοτεινή ύλη, παρότι δεν έχει ανιχνευθεί ακόμη και η φύση της παραμένει άγνωστη μέχρι σήμερα, θεωρείται ότι αποτελεί το 80% και πλέον της ύλης του σύμπαντος.

Δεδομένου ότι πρέπει να υπάρχει άφθονη σκοτεινή ύλη στο σύμπαν, θα υπάρχει και στη γειτονιά του πλανήτη μας και ίσως να επηρεάζει τις τροχιές των δορυφόρων. Το 2009 ο Steve Adler του Ινστιτούτο Προχωρημένων Μελετών του Πρίνστον, έδειξε πώς η σκοτεινή ύλη που δεσμεύεται από τη βαρύτητα της Γης θα μπορούσε να εξηγήσει αυτές τις ανωμαλίες. [«Can the flyby anomaly be attributed to earth-bound dark matter?», Stephen L. Adler]

Ο Ben Harris διερεύνησε το πως η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να επηρεάσει τους δορυφόρους. Δεδομένου ότι γνωρίζουμε πάρα πολύ καλά τις τροχιές των δορυφόρων GPS, αναλύοντας δεδομένα εννέα μηνών από αυτούς, υπολόγισε την μάζα της Γης.

Έτσι, στο συνέδριο της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης που πραγματοποιήθηκε τον Δεκέμβριο, ανακοίνωσε τους υπολογισμούς του, που δείχνουν ότι η μάζα της Γης είναι μεγαλύτερη από την καθιερωμένη τιμή κατά 0,005 – 0,008%.

Η απόκλιση αυτή θα μπορούσε να εξηγηθεί αν υπήρχε ένας δίσκος σκοτεινής ύλης γύρω από τον ισημερινό της Γης, με πάχος 191 χιλιομέτρων και διάμετρο 70000 χιλιόμετρα.

Ας σημειωθεί ότι στους υπολογισμούς του ο Ben Harris δεν έλαβε υπόψη τις διαταραχές στις τροχιές των δορυφόρων από την βαρυτική έλξη του Ήλιου και της Σελήνης, καθώς επίσης και τις διορθώσεις που προκύπτουν από την γενική σχετικότητα. Και γι’ αυτό ο ισχυρισμός του για την ύπαρξη δίσκου σκοτεινής ύλης γύρω από τη Γη παραμένει προς το παρόν μια εικασία.

http://physicsgg.me/2014/01/02/%ce%ad%ce%bd%ce%b1%cf%82-%ce%b4%ce%af%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%82-%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%ae%cf%82-%cf%8d%ce%bb%ce%b7%cf%82-%ce%b3%cf%8d%cf%81%cf%89-%ce%b1%cf%80%cf%8c-%cf%84%ce%b7/

[trex]

Ο άνεμος σκοτεινής ύλης γίνεται εντονότερος τον Μάρτιο

 

Νέα έρευνα που δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters υποστηρίζει ότι η ποσότητα σκοτεινής ύλης που βρίσκεται στην εγγύτητα της Γης κορυφώνεται στις αρχές του μήνα Μαρτίου, κάθε ημερολογιακό έτος.

Η σκοτεινή ύλη θεωρείται πως αποτελεί το 27% της συνολικής ύλης και ενέργειας που απαρτίζουν το Σύμπαν. Ελάχιστα μας είναι γνωστά για τη φύση της, καθώς δεν αλληλεπιδρά με την συνήθη ύλη παρά μόνο με τη μεσολάβηση της βαρύτητας, ενώ υπάρχουν πολλές θεωρίες και υποψήφια σωματίδια που θα μπορούσαν να την απαρτίζουν. Μία από τις επικρατέστερες, είναι η θεωρία των Ασθενώς Αλληλεπιδρώντων Σωματιδίων με Μάζα (Weakly Interacting Massive Particles – WIMPs), τα οποία όμως δεν έχουν γίνει ακόμη αντιληπτά σε κάποιο από τα πολλά πειράματα που τα αναζητούν.

Εάν όντως υπάρχει σκοτεινή ύλη, θα υπάρχει και μία ποσότητά της που μας περιβάλλει ή και μας διαπερνά ακόμη κάθε στιγμή χωρίς να γίνεται αντιληπτή. Η ποσότητα της σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τον πλανήτη μας και εμάς τους ίδιους δεν είναι σταθερή αλλά μεταβάλλεται στη διάρκεια του έτους, και σχετίζεται με τη σχετική θέση της Γης στο Ηλιακό Σύστημα.

Η κύρια μάζα της σκοτεινής ύλης πιστεύεται πως βρίσκεται σε νέφη στη γαλαξιακή άλω, μία εκτεταμένη σφαιρική περιοχή που εκτείνεται πέρα από τον κύριο γαλαξιακό δίσκο. Καθώς το Ηλιακό Σύστημα περιφέρεται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο, διαπερνά και νέφη σκοτεινής ύλης, και έτσι δημιουργείται ένας «άνεμος σκοτεινής ύλης», όπως ακριβώς και το παρμπρίζ ενός αυτοκινήτου που τρέχει με μεγάλη ταχύτητα βάλλεται από έναν άνεμο που δημιουργεί η κίνησή του.

Η Γη εκτελώντας μία πλήρη περιστροφή γύρω από τον Ήλιο κάθε χρόνο, βρίσκεται σε διαφορετικές θέσεις σε σχέση με τον άνεμο σκοτεινής ύλης. Πιστεύεται πως όταν βρίσκεται να κινείται με φορά αντίθετη από αυτή του «σκοτεινού ανέμου», η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης γύρω από τον πλανήτη μας θα βρισκόταν σε ένα ετήσιο μέγιστο και οι προηγούμενοι υπολογισμοί οριοθετούσαν αυτήν την περίοδο στις αρχές Ιούνη.

Η νέα μελέτη όμως λαμβάνει υπόψη της ένα ακόμη παράγοντα που οι προηγούμενες αγνοούσαν: τη βαρυτική έλξη του ίδιου του Ήλιου για την περίπτωση που η σκοτεινή ύλη αποτελείται από WIMPs. Σύμφωνα με τους φυσικούς που τη διατύπωσαν ο Ήλιος ασκεί μία «βαρυτική εστίαση» στα σωματίδια σκοτεινής ύλης, όπως ένας μεγεθυντικός φακός συγκεντρώνει τις ακτίνες του φωτός.

Το μέγεθος της επίδρασης του Ήλιου εξαρτάται από την ταχύτητα και την ενέργεια των WIMPs, με τα λιγότερα ενεργά WIMPs να επηρεάζονται περισσότερο. Σε κάθε περίπτωση όμως, οι επιστήμονες υπολόγισαν πως εξαιτίας του Ήλιου προκύπτει μια μεταβολή στην πυκνότητα της σκοτεινής ύλης στο Ηλιακό Σύστημα, η οποία προκαλεί τη μέγιστη πυκνότητα γύρω από τον πλανήτη μας τρεις μήνες νωρίτερα, δηλαδή το Μάρτιο.

Η συγκεκριμένη μελέτη έχει άμεση χρησιμότητα στα πειράματα που αποσκοπούν στην ανίχνευση των σκοτεινών σωματιδίων, καθώς η μεταβολή της πυκνότητας της σκοτεινής ύλης επηρεάζει και τα αναμενόμενα αποτελέσματα.

 

http://physicsgg.me/2014/01/07/%CE%BF-%CE%AC%CE%BD%CE%B5%CE%BC%CE%BF%CF%82-%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE%CF%82-%CF%8D%CE%BB%CE%B7%CF%82-%CE%B3%CE%AF%CE%BD%CE%B5%CF%84%CE%B1%CE%B9-%CE%B5%CE%BD%CF%84%CE%BF%CE%BD/