Friday, 28 November, 2014

Kergeimatele aineosakestele seati massipiirang

June 28, 2010 Postitas: Jaan-Juhan Oidermaa · Kommenteeri 

Kasutades Sloani digitaalse taevauuringu kataloogi (SDSS) andmeid leidsid kosmoloogid, et neutriinode mass ei saa ületada 0,28 eV-d (elektronvolti, toim.), mis on suuruselt umbes üks miljardik vesiniku aatomi massist.

Peaaegu olematu massiga elementaarosakesed ei reageeri tavalise ainega peaaegu üldse. Näiteks inimkeha läbivad sekundi murdosa jooksul miljardid neutriinod. Ent tõenäosus, et üks nendest osakestest keha aatomituumaga vastastikmõjusse astub on niivõrd väike, et see juhtub tõenäoliselt vaid korra inimese elu jooksul. Kuid tänapäevases kosmoloogilises mudelis on neutriinodel siiski kriitiline roll.

Neutriinode massi hindamiseks kasutatud 2,5 meetrise läbimõõduga teleskoobi abil koostatud Sloani digitaalse taevauuringu andmebaas sisaldab rohkem kui 930,000 galaktikat. Foto: Fermilab Visual Media Services

Kosmoloogid arvavad, et universum koosneb nii tavalisest barüon ainest kui ka tabamatuks jäävast tumeainest ning ruumi venitavast tumeenergiast. Ilma tumeaineta ei püsiks galaktikad koos ja varjatud energia näib vastutavat universumi paisumise eest. Kuigi neutriinod ei kaalu peaaegu mitte midagi, on need siiski nii laialt levinud, et nende kogu mass on siiski märkimisväärne, ütles Londoni ülikooli (UCL) kosmoloog Shaun Thomas, üks ajakirjas Science avaldatud artikli kaasautoreid. Neutriinode mass moodustab tavalise aine massist vaid tühised ühe protsendi. Ent kuna kosmoloogilises mudelis rajanevad varjatud energia ja aine koguse arvutused tavalise aine komponentidele, võib neutriinode kogumassi vale hinnang kogu mudeli ebatäpseks muuta.

Osakestefüüsikud eeldasid kuni 1960. aastate lõpuni, et neutriinodel puudub mass. Laialt levinud arvamus lõi kõikuma, kui avastati, et neutriinode kiires võivad osad neutriinod aja jooksul oma “värvi” vahetada. Viimane on võimalik vaid juhul, kui erinevatel neutriino tüüpidel on erinevad massid. Sellest ajast saadik on maa-alustes neutriinode detektorites kinnitatud, et eksisteerib kolma tüüpi neutriinosid·: elektron-, müüon -ja tau-neutriinod. Ent Thomase sõnade kohaselt on võimalik tänapäevaseid osakestefüüsika eksperimente kasutades vaid välja selgitada, kui suur on eri tüüpi neutriinode masside vahe, kuid need ei ütle midagi massi enda suuruse kohta.

Galaktikate abil võib küsimusse valguse heitmine siiski võimalik olla. Nimelt kui neutriinode mass oli Suure Paugu järel piisavalt suur, mõjutas see ka galaktikate evolutsiooni. Selle kinnitamiseks kasutas töörühm Suure Paugu järgse kosmilise taustakiirguse mõõtmisi, mida on viimase seitsme aasta jooksul tehtud Wilkinsoni mikrolainete anistroopia uurimise satelliidi (WMAP) abil. Jäänukkiirguse abil on võimalik kindlaks teha varase universumi “osakeste supi” massitiheduses esinevad kõikumised. Seejärel koostasid nad 3D-s SDSS 700,000 galaktikat sisaldava andmebaasi põhjal tänapäevases universumis leiduva aine jaotuvuse mudeli.

Kasutades kahte andmetekogu viisid nad seejärel läbi arvutisimulatsiooni, mis kasutab kunstliku universumi ehitamiseks parameetreid nagu tumeaine ja neutriinode mass. Tulemusena konstrueeriti teoreetiline massi jaotuvuse stsenaarium. Teadurid leidsid, et kõige paremini klapib WMAP-i ja SDSS-i andmetega kombinatsioon, kus neutriinode mass pole rohkem kui 0,28 eV.

Ent osa osakestefüüsikutest jääb leiu suhtes siiski skeptiliseks ega võta arvutust puhta kullana. Karlsruhe tehnoloogiainstituudi osakestefüüsik Guido Drexlin õnnitleb UCL kosmolooge “muljetavaldava töö” eest, ent usub, et traditsioonilised “labori eksperimendid” on lollikindlamad·: “Kosmoloogia abil on neutriinode massi küsimuse suhtes saadud muljetavaldavaid tulemusi, kuid nende õigsus rajaneb kosmoloogilisele mudelile.”

UCL töörühm loodab tulevikus neutriinode võimalikku massivahemikku veelgi kitsendada. Tumeenergia uuringu abil loodetakse kaardistada 300 miljonit galaktikat aastaks 2016 ning 2009. aastal orbiidile saadetud Plancki satelliit võimaldab kosmilist taustakiirgust WMAP-st täpsemalt mõõta. Teadlased arvavad UCL-i kosmoloog Ofer Lahavi sõnul, et neutriinode massi on uute seadmete abil võimalik täpsustada 0,1 eV täpsuseni.

Allikas:
UCL: “”Ghost particle” sized up by cosmologists”
ScienceNow: “Lightest Bits of Matter Just Got Lighter”

Loe lisaks:
FYYSIKA.EE: “Tumeenergia paradigma vahetus.”
“Standardmudeli ‘kameeleon’ tabati kujumuutuselt – neutriinodel siiski on mass?”

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Galaktika keskmest pärinevad gammakiired võivad vihjata tumeainele
  2. Esimene nähtava Universumi tekkimise arvutisimulatsioon
  3. Galaktikatevaheline ruum on täis tumeainet
  4. Teadlased tekitasid vaakumist valgust
  5. Tumeaine saladus süveneb veelgi
  6. Kas Suur Pauk võis olla kiire antiaine muutumine aineks?
  7. Kuidas hoida üksikuid eksoplaneete hubasena? – Tuleb lisada tumeainet
  8. Neutriinod muudavad Jaapanit läbides,,lõhna” – uurimused valgustavad, miks Universum koosneb ainest mitte antiainest
  9. Tumeainet võib-olla mitut eri sorti
  10. Tumeenergia, tumeaine

Räägi meile, mis Sa arvad...


Kommentaarile oma pildi lisamiseks külastage lehekülge gravatar!