Nu optrappes jagten på mørkt stof

Det mørke stof er en af videnskabens største gåder. Godt 80 procent af universets stof er usynligt, og astrofysikerne ved ikke, hvad dette mystiske mørke stof består af. Men det vil måske ændre sig, når en ny generation af eksperimenter begynder at give resultater.

I USA har energiministeriet og den statslige forskningsfond National Science Foundation besluttet at støtte de tre eksperimenter LUX-Zeplin (LZ), Super Cryogenic Dark Matter Search-SNOLAB (SuperCDMS) og en opgraderet version af Axion Dark Matter eXperiment (ADMX-Gen2).

Det mørke stof er umuligt at få øje på, fordi det ikke vekselvirker gennem den elektromagnetiske kraft, der bæres af fotoner. Det udsender altså ikke synligt lys eller andre former for elektromagnetisk stråling.

Men det kan røbe sin eksistens på andre måder. I stor skala kan astronomerne se, hvordan tyngdekraften fra det mørke stof påvirker omgivelserne, men fysikerne vil rigtig gerne have et mere konkret spor efter det usynlige stof.

Her er det, at de forskellige eksperimenter kommer ind i billedet. De tre nye detektorer vil være mindst 10 gange så følsomme som de eksisterende.

WIMPs er svære at opdage

Hvis det mørke stof består af partikler, som en sjælden gang imellem vekselvirker med almindeligt stof gennem den svage kernekraft - såkaldte WIMPs, weakly interacting massive particles - så kan sporene efter et sammenstød mellem en WIMP og en almindelig atomkerne måske opdages.

For at undgå falske signaler forårsaget fra kosmisk stråling foregår jagten på WIMPs dybt under Jorden.

I LZ-eksperimentet bliver en beholder med syv ton flydende xenon anbragt i et bassin med en kvart million liter ultrarent deioniseret vand på bunden af en gammel guldmine, halvanden kilometer nede i South Dakotas undergrund. Vandet giver ekstra beskyttelse mod falske signaler, der eller kunne komme fra den naturlige radioaktivitet fra klippemassivet.

Når en WIMP rammer en xenon-kerne, er resultatet små lysglimt, som kan opfanges af følsomme fotodetektorer.

Læs også: Superfølsom detektor finder intet spor af mørkt stof

Den nye SuperCDMS-detektor skal samles to kilometer meter nede under jordoverfladen i det canadiske SNOLAB-laboratorium, som har fået plads i en nikkelmine.

Her håber de amerikanske forskere, at de kan måle, når WIMPs kolliderer med atomkerner i germanium-krystaller, der er nedkølet til en temperatur på 10 millikelvin - tæt på det absolutte nulpunkt. En kollision vil sætte gang i vibrationer i krystallen, og disse uhyre svage vibrationer kan måles.

SuperCDMS vil bedst kunne detektere forholdsvis lette WIMPs, mens det internationale LZ-eksperiment med deltagelse af forskere fra USA, Storbritannien, Portugal og Rusland også kan fange de tungere af slagsen.

Magnetfelt kan få axioner til at henfalde

Men det er slet ikke sikkert, at det mørke stof består af WIMPs. En anden type hypotetiske partikler, der kandiderer til at være mørkt stof, kaldes axioner. Og det er spor efter disse axioner, forskerne bag ADMX-Gen2 vil lede efter.

Teorien siger, at axioner kan henfalde til fotoner - men også, at det sker uhyre sjældent. I et kraftigt magnetfelt er axionerne dog mere tilbøjelige til at henfalde til mikrobølge-fotoner, så i ADMX-Gen2-detektoren vil forskerne prøve at indfange, forstærke og måle de svage mikrobølger, som måske dukker op som resultatet af axion-henfald i et magnetfelt.

Europæerne vil ikke stå tilbage for USA, når det gælder jagten på mørkt stof, så her er der også nye eksperimenter på vej. Eureca (European Underground Rare Event Calorimeter Array) bliver Europas svar på SuperCDMS, mens Darwin (Dark Matter WIMP Search in Noble Liquids) vil minde om LZ.

Desuden håber forskerne, at mørkt stof dukker op i partikelacceleratoren LHC, der starter op igen i 2015.

Læs også: Ny nitte i jagten på mørkt stof

Hvis det mørke stof rent faktisk er WIMPs eller axioner, bør partiklerne give sig til kende i den nye generation af detektorer i løbet af det næste årti. Hvis det ikke sker, skal de teoretiske fysikere tilbage til tegnebrættet.

Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Tror det er mere ukendte fænomener vi skal forske i.

Forskere har jo sagt at humlebien ikke kunne flyve, men det var et simplet fænomen der gjorde at den kunne.

Forskere skulle gøre deres galaksemodeller open source og mere tilgængelig, læg det op på Steam hvor unge friske hjerne færdes.

  • 0
  • 0

Observationer tyder på at mørkt stof findes. Så lad os nu se om det er der, eller om der skal andre forklaringer til.

Her er en glimrende artikel om hvordan man laver en computer model af en galakse: http://www.kof.zcu.cz/st/dis/schwarzmeier/...

Den er ikke let tilgængelig, men heller ikke umulig hvis man kan programmere. Til gengæld vil en simulering kræve stor computerkraft og/eller lang tid. Det er kritisk at beregningerne udføres med stor præcision (mange decimaler). Målte værdier for galakser er offentligt tilgængelige fra flere kilder, f.eks. NASA og ESA.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

Tror det er mere ukendte fænomener vi skal forske i.

Det kan være meget rigtigt, det du skriver, for endnu ved videnskaben ikke, om de "forstyrrelser" af tyngdeobservationerne af galaksers rotation, ren faktisk opstår på grund af en stofmasses tyngdepåvirkning.

Desværre kendes der endnu kun en form for tyngdepåvirkning af stofmasse og det er andre stofmassers tyngdepåvirkning, hvorfor videnskaben hælder til, at det er en stofmasse der udviser den ekstra tyngdepåvirkning af galaksernes lysende stofmasse. Da det endnu ikke er muligt at observere den formodet ekstra ukendte stofmasse, er det blevet kaldt "mørkt stof".

Nu har jeg ikke helt fået forståelsen af, hvor det mørke stof faktisk skulle befinde sig i galakserne, for at skabe den tyngdeforstyrrelsen af galaksernes rotation.

Er tyngdeforstyrrelsen kun gældende i galaksens periferi eller er den også gældende længere inde i galakserne?

Det er svært at få et fuldstændigt entydigt billede af det forhold, for der tales for det meste kun om den yderste del af galakserne.

Det må endog være muligt at give et eksakt billede af, hvor i galakserne det mørke stof befinder sig og hvordan det er fordelt, ud fra dets tyngdepåvirkning af det såkaldte lysende stof - stjernerne med tilhørende planeter m.v. Sådan et billede har jeg endnu ikke set. Skulle det være muligt at fremskaffe et sådant billede, vil det være nemmere at debattere det mørke stof.

  • 0
  • 0

Nu har jeg ikke helt fået forståelsen af, hvor det mørke stof faktisk skulle befinde sig i galakserne, for at skabe den tyngdeforstyrrelsen af galaksernes rotation.

Det antages, ud fra observationer og beregninger, at befinde sig i en halo uden om galakserne. Det vides ikke hvad det består af. Mørkt stof betyder egentlig bare stof som ikke udsender lys. Det kan være elementarpartikler, med det kan også være koldt stof, f.eks. i form af små stjerner som aldrig nåede tilstrækkelig masse til at antænde. Men haloen tyder på noget andet.

Endelig er der jo den mulighed at mørkt stof ikke eksisterer, og at det er tyngdekraften som ikke opfører sig som forventet. Det vil jeg ikke udelukke.

Er tyngdeforstyrrelsen kun gældende i galaksens periferi eller er den også gældende længere inde i galakserne?

Det er mest i periferien.

Det må endog være muligt at give et eksakt billede af, hvor i galakserne det mørke stof befinder sig og hvordan det er fordelt, ud fra dets tyngdepåvirkning af det såkaldte lysende stof - stjernerne med tilhørende planeter m.v. Sådan et billede har jeg endnu ikke set. Skulle det være muligt at fremskaffe et sådant billede, vil det være nemmere at debattere det mørke stof.

Du kan finde nogle billeder her: https://www.ph.utexas.edu/~coker2/index.fi...

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

Hej Peter,

tak for dine link.

Nu ved jeg godt, at jeg kommer med noget ikke videnskabeligt dokumenteret og som der derfor vil blive set skævt til, her på ing.dk.

Nu vil jeg dog hævde, at tyngdekraften er en kraft i lighed med den elektriske og den magnetiske og derfor indeholder elektromagnetisk stråling også et tyngdekraftfelt. Dette tyngdekraftfelt kan påvirkes af et andet tyngdekraftfelt, der bag sig har en stofmasse, hvad er årsagen til at anden stofmasse tiltrækkes og lys (elektromagnetisk stråling) afbøjes i en stofmasses tyngdefelt og som er kraftigt nok til det.

Da al stofmasse består at elektromagnetiske kraftfelter (stofmasser annihileres til elektromagnetisk stråling), vil der fra al stofmasse udgå et tyngdeflet med en kraft der er ækvivalent med stofmassens masse.

Stof-partiklernes masse (træge masse - ikke stofpartiklens energimasse) er tilligemed ækvivalent med stof-partiklens indhold af elektromagnetiske kraftfelter.

For en planets stofmasse vil tyngdekraften være ækvivalent med planetens masse.

For et lysende objekt (Solen og stjerner) vil tyngdekraften være større pr. masseenhed end eksempelvis Jordens, fordi der inde i et lysende objekt forefindes x mængde elektromagnetisk stråling, der ikke som i stofpartikler fremviser en masse og som derfor ikke er medregnet i det lysende objekt masse. Derimod udviser den indfanget masseløse elektromagnetiske stråling en tyngdekraft, som skal tillægges det lysende objekts stofmasses tyngdekraft.

Det gør at et lysende objekt udviser større tyngdekraft pr. masseenhed end eksempelvis Jorden gør.

Det får den konsekvens, at når der laves målinger af tyngdekraftens tyngdekonstant efter Newtons formler, ud fra jordiske forhold, vil tyngdeforholdet ved Solen blive forkert, når Newtons formel bliver brugt, med den for jordiske forhold målte tyngdekonstant.

Det kan være årsagen til, at Newtons tyngdeberegningsformel giver et forkert billede af Merkurs bane, netop fordi Solens tyngdeforhold er en bitte smule større pr. masseenhed

  • 0
  • 0

Jeg er nu langt om længe blevet færdig med min egen (ikke rettroende og ret langt nede på Jorden) forskning, for at finde et enkelt svar på : - Hvad er Mørkt Stof ?

To aspekter af naturvidenskaben (som isoleret set måske kan synes som små), - har (alt for længe) været overset / ignoreret, - og konsekvenserne fatale.

Det ene af disse er en anisotropisk acceleration / bevægelse, som både Allais Effekt såvel som Dark Flow Mysteriet begge underbygger.....

Dark Flow er kompliceret at verificere yderligere end det NASA så langt har gjort. En retningsbestemt bevægelse må selvfølgelig være knyttet til en vis acceleration, - denne behøver blot at være af en vis størrelse, - og en lang række mysterier herunder Mørkt Stof løser sig.

Det er denne acceleration der har været årsag til de talrige rapporter om (markante) Allais Effekter (hvor meget seriøs og objektiv forskning desværre ikke er prissat eller systematisk udforsket, - selvom dette kan gøres for promille af de midler som fx Mørk Stof forskning tildeles).

Det andet oversete aspekt er at bevægelse i rummet ikke kan ske uden modstand. Vi har længe vidst at det kræver stadig større energi (kraft) for at fastholde en konstant acceleration. Dette er en proces som vi aldrig rigtigt har forstået. Vi skal se at den også gælder objekter påvirket af tyngdekraften.

Ved at følge en i første omgang simpel jordnær teoretisk indfaldsvinkel... kan man på dette simple grundlag nemt og elegant (og selvfølgelig matematisk) vise at netop disse 2 aspekter fuldt ud viser årsagen til Mørk Stof og alle de modstridende problemstillinger der er knyttet til dette fænomen (og meget meget mere) som alt sammen nemt går op i en højere enhed, i netop det øjeblik man tillader sig selv at frigøre sig fra den kollektive tvangstanke at der er et mystisk ukendt stof derude (og at det er ganske vist).

Problemet ved at følge den røde tråd som kendt viden så tydelig indikerer er desværre at vi dermed også efterlader en stor del af vores kosmiske verdensbillede, bogstavelig talt, i frit fald.

Meget mere er gået galt, men lad bare i første omgang fokus være på Mørkt Stof.. Denne teori er ikke bare en samling (tomme) postulater, - men en 110% konsistent og totalt uangribelig teori (med jordforbindelse) der tilmed viser vejen til hvordan en i første omgang anisotropisk acceleration kan bevises, med forholdsvis enkle midler .

Så snart dette bevis foreligger (som vil ske) vil det ret hurtigt blive krævet at det andet aspekt af teorien (Relativistisk Modstand mod Bevægelse) - (herefter RMB) også bevises, ganske enkelt fordi det snart vil stå klart at Universet befinder sig i frit fald / acceleration, og at "noget" derfor må mangle.

Bemærk anden del,...RMB, - er ikke 'opfundet' og tilpasset teorien pga af et manglende add hoc. Mange vil vide at RMB har været teoriens første påstand og ikke den sidste.)

Bevis for RMB vil dog kræve konstruktion af sonder der nøjagtig kan måle baneanomalier. Heller ikke denne påstand kan synes spor mystisk, - da noget allerede ligger i 'kortene' i form af allerede konstaterede såkaldte swingby bane-anomalier (heller ikke istidernes årsag ikke er helt forstået)..

Efter den anden del af beviset er på plads, er grunden lagt til at en meget stor del af vores verdensbillede ramler sammen, og et nyt opstår, - af sig selv.

Blandt andet vil denne ny viden også medføre et automatisk angreb på den generelle relativitets teori, dog (kun) påstanden om hvorvidt Merkurs perihelion anomali virkelig er løst, og det der følger af at denne påstand må falde, - efter nu af have holdt stand i snart 100 år. Derimod bliver hele konceptet omkring rumtiden uanfægtet.

Den generelle relativitetsteori er altså trukket længere end der var grundlag for. Måske derfor har den længe været inkonsistent med kvanteteorien.

Med til det sidste nye hører også at teorien nu enkelt, indlysende og elegant viser hvorfor nogle galakser kollapser og andre udvider sig (hvilket har noget at gøre med kredsløbs inklination relativ til Dark Flow ) Gad vide hvor længe man fra officielt hold kan blive ved med at sætte kikkerten for det blinde øje (?) Der er jo ikke bare tale om et lille vink med en vognstang, men gigantiske vink ,med utallige vognstænger skrevet overalt på himlen med stort... Læs mere (engelsk) ....http://www.science27.com/paper.pdf (eller på dansk på siden www.science27.com)

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten