Ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής σκοτεινής ύλης στον κόσμο;

Ο Υπόγειος Ανιχνευτής Ξένου (LUX) θα λειτουργεί από τα βάθη ενός παλιού χρυσωρυχείου

12 Ιουλίου 2012: οι επιστήμονες μετακινούν αργά τον ανιχνευτή (LUX Large Underground Xenon)  προς το υπόγειο ορυχείο στη Νότια Ντακότα. Θεωρείται ως ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής σκοτεινής ύλης ανιχνευτή του κόσμου.  (AP Photo/Sanford Underground Laboratory)

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 LUX θα ριξει φως στη σκοτεινή ύλη

Ο Μεγάλος Υπόγειος Ανιχνευτής Ξένου, ή LUX για συντομία, έχει στην καρδιά του ένα μεγάλο κάνιστρο (ένθετη αριστερά) 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.

Στο κυνήγι των σωματιδίων WIMP

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.

Εγκατεστημένος και έτοιμος για δράση

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.
tovima.gr - phys.org
Για περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες διαβάστε: "The LUX Prototype Detector": http://arxiv.org/abs/1207.3665

Τι πέτυχε ο Ρέι Ντέιβις στο σπήλαιο Ντέιβις

Η ανίχνευση των ηλιακών νετρίνων
..... Ο Ήλιος δεν είναι τίποτα περισσότερο από ένας φυσικός πυρηνικός σταθμός παραγωγής ενέργειας, και, ως εκ τούτου, εκπέμπει άφθονες ποσότητες νετρίνων. Μάλιστα, ο Ήλιος εκπέμπει πολύ περισσότερα νετρίνα παρά φωτόνια. Στα τέλη της δεκαετίας του 1960 ο Τζον Μπακόλ άρχισε να υπολογίζει την ροή νετρίνων από τον Ήλιο στηριζόμενος στις βασικές παραδοχές της πυρηνικής φυσικής και της αστροφυσικής. Στη συνέχεια ζήτησε από έναν πειραματικό φυσικό, τον Ρέι Ντέιβις, να ανιχνεύσει αυτά τα νετρίνα και να επαληθεύσει ότι είχαν εκπεμφθεί.  

[caption id="attachment_14522" align="aligncenter" width="475"] John Bahcall και Ray Davis, στο ορυχείο το 1964[/caption]

Επρόκειτο για ένα δύσκολο πείραμα, διότι οι αλληλεπιδράσεις των νετρίνων είναι εξαιρετικά σπάνιες. Ο Τζον υπολόγισε πως ο Ρει θα έπρεπε  στην πειραματική διάταξη που έστησε (μια δεξαμενή 600 τόνων χλωρίου στο βάθος ενός ορυχείου στη Νότια Ντακότα) να παρατηρεί 10 νετρίνα την εβδομάδα. Ωστόσο ο Ρέι κατάγραφε κατά μέσο όρο 3 νετρίνα την εβδομάδα, κάτι που διέψευδε την θεωρητική πρόβλεψη…..

Αρχικά οι επιστήμονες κατηγόρησαν τους πειραματικούς φυσικούς (πάντοτε αποτελούν τον πιο εύκολο αποδιοπομπαίο τράγο σε τέτοιες περιπτώσεις). Όμως ο Ρέι Ντέιβις ήταν βέβαιος για το πείραμά του. Γνώριζε πως αν είχε κάνει κάποιο λάθος και δεν είχε θωρακίσει κατάλληλα τη διάταξή του από την περιβάλλουσα ακτινοβολία, θα παρατηρούσε περισσότερα γεγονότα και όχι λιγότερα.

Στη συνέχεια έριξαν το φταίξιμο στον θεωρητικό φυσικό. Οι φυσικοί βάλθηκαν να γελοιοποιήσουν τον Τζον Μπακόλ: τα τρομερότερα προτεινόμενα εναλλακτικά μοντέλα του Ήλιου παρείχαν ακριβείς νέους υπολογισμούς για τη ροή των νετρίνων, αλλά ήταν ακραία και αφύσικα, και αποκλείονταν εντελώς από την ηλιοσεισμολογία – μια εντυπωσιακή μέθοδο απόκτησης πληροφοριών σχετικά με την εσωτερική δομή του Ήλιου.  Όμως στις δεκαετίες του 1980 και του 1990, μια ιαπωνική ομάδα κατέληξε στο ίδιο συμπέρασμα. Παρατηρούσαν επίσης  λιγότερα ηλιακά νετρίνα απ’ όσα έπρεπε.

Τελικά η λύση δόθηκε θεωρώντας τις λεγόμενες ταλαντώσεις των νετρίνων. Τα δυο τρίτα των εκπεμφθέντων νετρίνων του ηλεκτρονίου χάνονταν στην πορεία τους, μετατρεπόμενα σε νετρίνα του μιονίου ή ταυ. Το πείραμα του Ντέιβις ήταν ευαίσθητο μόνο στα νετρίνα του ηλεκτρονίου και για τον λόγο αυτό ανίχνευε μόνο το ένα τρίτο των νετρίνων απ’ όσα περίμεναν.  Το αποτέλεσμα αυτό επιβεβαιώθηκε στη συνέχεια και από άλλα πειράματα..... (Νετρίνο: το σωματίδιο που απειλεί τα αξιώματα της Φυσικής)

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

 Οι εργασίες αναβάθμισης του Μεγάλου Αδρονικού Επιταχυντή αναμένεται να διαρκέσουν 20 μήνες

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.
Εξερεύνηση
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».
ΧΡΗΣΤΟΣ ΣΤΑΣΙΝΟΠΟΥΛΟΣ - ethnos.gr -telegraph.co.uk

Νήμα σκοτεινής ύλης ανάμεσα σε δύο σμήνη γαλαξιών

Τα σμήνη γαλαξιών Abell 222 και Abell 223 συνδέονται με νήμα σκοτεινής ύλης

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.

Η «σκοτεινή» ιστορία

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.

Το σκοτεινό νήμα

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».

news.in.gr - www.latimes.com

To διαστημικό τηλεσκόπιο Ευκλείδης θα εξερευνήσει τη σκοτεινή πλευρά του σύμπαντος

Καλλιτεχνική άποψη του διαστημικού τηλεσκοπίου Ευκλείδης

Η ευρωπαϊκή διαστημική υπηρεσία ESA έδωσε την τελική έγκριση για την κατασκευή του διαστημικού τηλεσκοπίου Euclid (Ευκλείδης), το οποίο θα αναζητήσει απαντήσεις για τα δύο μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης κοσμολογίας: τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, δύο βασικά αλλά αόρατα συστατικά του Σύμπαντος.

Η έγκριση από την Επιτροπή Επιστημονικού Προγράμματος της ESΑ στο Παρίσι ανοίγει το δρόμο για την προκήρυξη διαγωνισμών για την κατασκευή του οργάνου, των συστημάτων ενέργειας, ελέγχου και τηλεπικοινωνιών της αποστολής, όπως ανακοίνωσε η υπηρεσία την Τετάρτη.

Η εκτόξευση του τηλεσκοπίου των 1,2 μέτρων προγραμματίζεται για το 2020. Το όργανο θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο.

Σκοτεινό Σύμπαν

Οι αστρονόμοι και οι κοσμολόγοι πιστεύουν σήμερα ότι η ύλη που βλέπουμε στο διάστημα -από τα άστρα μέχρι τα νεφελώματα και τους γαλαξίες- δεν αντιστοιχεί παρά μόνο στο 4% της συνολικής υλοενέργειας του Σύμπαντος (σύμφωνα με τον Αϊνστάιν η μάζα και η ενέργεια είναι ισοδύναμες).

Το 23% του Σύμπαντος αποτελείται από «σκοτεινή ύλη» -μια μυστηριώδη μορφή ύλης που δεν εκπέμπει, δεν διαθλά και δεν ανακλά την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίας. Η σκοτεινή ύλη είναι κυριολεκτικά αόρατη και η σύστασή της παραμένει εντελώς άγνωστη, ωστόσο η παρουσία της μπορεί να γίνει αντιληπτή από τη βαρυτική της επίδραση στην κανονική ύλη.

Το υπόλοιπο 73% του Σύμπαντος αντιστοιχεί στην ακόμα πιο μυστηριώδη σκοτεινή ενέργεια. Τα πρώτα στοιχεία για την ύπαρξή της ήρθαν το 1998, όταν οι αστρονόμοι συνειδητοποίησαν ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται, αντί να επιβραδύνεται λόγω της βαρυτικής έλξης των ουράνιων σωμάτων. Η πιθανότερη εξήγηση, πιστεύουν οι φυσικοί, είναι ότι στο Σύμπαν υπάρχει μια άγνωστη ως σήμερα δύναμη, η σκοτεινή ενέργεια, η οποία δρα αντίθετα από τη βαρύτητα και αναγκάζει το χωροχρόνο να τεντώνεται με ολοένα αυξανόμενη ταχύτητα.

Το τηλεσκόπιο Euclid θα μελετήσει το σκοτεινό Σύμπαν με μια κάμερα που βλέπει στο ορατό φως κι μια υπέρυθρη κάμερα/φασματόμετρο.

Στόχος της αποστολής είναι να σαρώσει το ένα τρίτο του ουρανού προκειμένου να χαρτογραφήσει σε τρεις διαστάσεις την κατανομή δύο δισεκατομμυρίων γαλαξιών, οι οποίοι απέχουν έως και δέκα δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Αυτό σημαίνει ότι το τηλεσκόπιο θα επιτρέψει να μελετηθούν οι αλλαγές στην κατανομή της ύλης τα τελευταία δέκα δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή τα τρία τέταρτα της ιστορίας του Σύμπαντος. Αυτό, με τη σειρά του, αναμένεται να επιτρέψει στους επιστήμονες να υπολογίσουν πώς η βαρύτητα της κανονικής ύλης και της σκοτεινής ύλης αλληλεπέδρασαν με τη σκοτεινή ενέργεια για να δώσουν στο Σύμπαν τη δομή που βλέπουμε σήμερα.

Η αποστολή Euclid εντάσσεται στο πλαίσιο του προγράμματος Κοσμικού Οράματος (Cosmic Vision) της ESA στο χώρο της Κοσμολογίας. 

Το πρόγραμμα περιλαμβάνει μέχρι στιγμής ακόμα μία αποστολή, το σκάφος Solar Orbiter που θα εκτοξευτεί το 2017 και θα τεθεί σε τροχιά πολύ κοντά στον Ήλιο.

news.in.gr - bbc.co.uk

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

Διαβάστε σχετιά: Ανιχνεύθηκε σκοτεινή ύλη στο κέντρο του Γαλαξία;

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

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. 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)

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.

Για περισσότερες λεπτομέρειες: http://arxiv.org/pdf/1205.1045v1.pdf

Ανιχνεύθηκε σκοτεινή ύλη στο κέντρο του Γαλαξία;

Σε μια πρόσφατη έρευνα αστρονόμων του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) στη Χιλή, - που θα δημοσιευθεί στο επιστημονικό περιοδικό «The Astrophysical Journal» -, επιχειρήθηκε η έμμεση ανίχνευση της σκοτεινής ύλης που βρίσκεται στη γειτονιά του Ήλιου.
Χαρτογραφώντας τις κινήσεις 400 άστρων σε απόσταση μέχρι 13.000 έτη φωτός από τη Γη κατόρθωσαν να υπολογίσουν την μάζα που περιέχεται στη γειτονιά του Ήλιου, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι τελικά εκεί δεν περιέχεται καθόλου σκοτεινή ύλη όπως αναμενόταν (διαβάστε σχετικά ΕΔΩ) 

Μπορεί το αποτέλεσμα της παραπάνω έρευνας να είχε αρνητικά αποτελέσματα, όμως μια άλλη μελέτη που έγινε από τον Christoph Weniger από το ινστιτούτο φυσικής Max-Planck, μιλάει για την έμμεση ανίχνευση σκοτεινής ύλης σε κοσμικές ακτίνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γ Fermi.

Η έρευνα σωματιδίων σκοτεινής ύλης – χωρίς να γνωρίζουμε ακριβώς τις ιδιότητές της - σε κοσμικές ακτίνες είναι ένα σισύφειο έργο.

Μέχρι σήμερα δεν υπήρξε κάποια ξεκάθαρη ανακοίνωση που σε στέρεη βάση να αποδεικνύει την ανακάλυψη σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Επιπλέον υπάρχει η αίσθηση ότι η ανακάλυψη σκοτεινής ύλης σε πειράματα κοσμικών ακτίνων είναι αδύνατη.
H εξαίρεση στον κανόνα αυτό αποτελεί το γεγονός ότι σύμφωνα με θεωρητικά μοντέλα η σκοτεινή ύλη μπορεί να παράγει μια μονοχρωματική γραμμή φωτονίων. Γνωρίζουμε ότι τα περισσότερα κοσμικά φαινόμενα παράγουν ένα συνεχές φάσμα φωτονίων. Από την άλλη πλευρά, μια γραμμή ακτίνων γάμα μπορεί εύκολα να παραχθεί από την εξαΰλωση σωματιδίων σκοτεινής ύλης (Weakly Interacting Massive Particles – WIMPs) στο γαλαξιακό κέντρο.
Εάν δύο σωματίδια της σκοτεινής ύλης συγκρουστούν και εξαϋλωθούν σε δυο φωτόνια (ή σε 1 φωτόνιο συν 1 άλλο ουδέτερο σωματίδιο) η διατήρηση της ορμής συνεπάγεται ότι η ενέργεια των εξερχόμενων φωτονίων πρέπει να είναι ίση με τη μάζα σκοτεινής ύλης.
Συνεπώς, μια παρατήρηση μονοχρωματικών φωτονίων από το κέντρο του γαλαξία θα μπορούσε να θεωρηθεί ως ένα σημάδι σκοτεινής ύλης, που επιπλέον θα μπορούσε να μας δώσει μια εκτίμηση της μάζας του σωματιδίου σκοτεινής ύλης.
Εντάξει η σκοτεινή ύλη είναι ... ...σκοτεινή, και δεν μετατρέπεται άμεσα σε φωτόνια, αλλά μάλλον απαιτείται μια πιο περίπλοκη διαδικασία. Υπάρχουν κάποια θεωρητικά μοντέλα στα οποία η εξαΰλωση των σωματιδίων σκοτεινής ύλης μπορεί να παράξει μονοχρωματικά φωτόνια που μπορούν να παρατηρηθούν.

Η ανάλυση του Christoph Weniger στα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου ακτίνων γ Fermi, που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια των τελευταίων 4 ετών, δείχνει την ύπαρξη πενήντα μονοχρωματικών φωτονίων με ενέργεια περίπου 130 GeV.
Αυτό θα αντιστοιχούσε σε σωματίδια σκοτεινής ύλης με μάζα 130 ± 2 GeV που εξαϋλώνονται προς 2 φωτόνια (ή με μάζα περίπου 145 GeV που μετατρέπνται ένα φωτόνιο ή ένα Z μποζόνιο, ή ~ 155 GeV, προς φωτόνιο + σωματίδιο Higgs). Η καλύτερη προσαρμογή των πειραματικών δεδομένων δίνει για την ενεργό διατομή της παραπάνω διαδικασίας μια τυπική τιμή ενεργού διατομής ασθενούς αλληλεπίδρασης .

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η ανάλυση δεν έγινε από την ομάδα του διαστημικού τηλεσκοπίου Fermi, αλλά από έναν ανεξάρτητο ερευνητή.
Στην πραγματικότητα, στην επίσημη μελέτη της ομάδας Fermi δεν βρέθηκε η γραμμή των ακτίνων γ - αλλά όταν έγινε η ανάλυση διέθεταν λιγότερα δεδομένα και χρησιμοποίησαν διαφορετική στατιστική ανάλυση.
Σε αντίθεση με τα πειράματα στη σωματιδιακή φυσική, τα δεδομένα που συλλέγονται από τα πειράματα αστροφυσικής είναι συχνά διαθέσιμα στο κοινό και μπορούν να αναλυθούν ανεξάρτητα από οποιονδήποτε έχει τη θέληση και τις ικανότητες.
Φυσικά, η ανάλυση ενός παρείσακτου έχει μικρότερη βαρύτητα διότι κάποιες σχετικές πληροφορίες που απαιτούνται για να εκτιμηθούν με ακρίβεια τα συστηματικά σφάλματα είναι γνωστές μόνο στα μέλη της συνεργασίας.
Παρ 'όλα αυτά, στο παρελθόν συνέβη ανακάλυψη του Fermi να γίνει πρώτα από ανεξάρτητους ερευνητές και στη συνέχεια να επιβεβαιωθούν και επίσημα από την ομάδα του τηλεσκοπίου Fermi.
Προφανώς, δεν μπορούμε ακόμη να δεχθούμε ότι παρατηρήθηκε σκοτεινή ύλη. Θα περιμένουμε με ενδιαφέρον και την επίσημη ανακοίνωση της συνεργασίας Fermi.
ΠHΓΗ: resonaances.blogspot.com

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 , CoGeNT και CRESST.
Τα μηδενικά αποτελέσματα άλλων πειραμάτων όπως των CDMS και XENON, 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).

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.

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 :)
ΠΗΓΗ: http://arxiv.org/abs/1204.1339

Η σκοτεινή ύλη βρίσκεται παντού στο Σύμπαν

... με τη μορφή αόρατων κοσμικών ιστών

Μια προσομοίωση σε υπολογιστή που δείχνει την κατανομή της σκοτεινής ύλης.  Στο σχήμα, οι περιοχές με μεγάλη πυκνότητα φαίνονται πιο φωτεινές, ενώ οι σκοτεινές περιοχές είναι σχεδόν κενές. (CREDIT: Institute for the Physics and Mathematics of the Universe)

Ιάπωνες επιστήμονες υποστηρίζουν ότι η μυστηριώδης σκοτεινή ύλη όχι μόνο υπάρχει αλλά βρίσκεται σχεδόν παντού στο Σύμπαν. Θεωρούν μάλιστα ότι είναι συγκεντρωμένη στο Διαγαλαξιακό διάστημα όπου δημιουργεί κοσμικές «λεωφόρους».

Η κοσμική κόλλα

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των επιστημόνων μόλις το15% της ύλης του Σύμπαντος είναι ορατό (άστρα, πλανήτες, γαλαξίες κλπ). Το υπόλοιπο 85% που δεν βλέπουμε είναι η μυστηριώδης σκοτεινή ύλη που σύμφωνα με τους ειδικούς, λειτουργώντας εν είδη κοσμικής κόλλας, συγκρατεί τα άστρα μέσα στους γαλαξίες οι οποίοι περιστρέφονται ταχύτατα και αν δεν υπήρχε κάτι να συγκρατεί το «περιεχόμενο» τους θα διαλύονταν.

Το ίδιο φαίνεται ότι ισχύει και στο Διαγαλαξιακό διάστημα, το οποίο σύμφωνα με τη νέα έρευνα κυριαρχείται από τη σκοτεινή ύλη. Το Διαγαλαξιακό διάστημα, ή Μεσογαλαξιακό, είναι το Διάστημα ανάμεσα σε γαλαξίες. Μέχρι πρόσφατα θεωρείτο ότι το Διαγαλαξιακό διάστημα ήταν άδειο, προσεγγίζοντας σε αυτό που οι ειδικοί χαρακτηρίζουν ως το «απόλυτο κενό». Όμως τα τελευταία χρόνια γίνονται έρευνες για να διαπιστωθεί αν πράγματι αυτό ισχύει.

Η ανακάλυψη

Ομάδα επιστημόνων από διάφορα πανεπιστήμια της Ιαπωνίας συγκέντρωσαν δεδομένα πρόσφατων παρατηρήσεων από 24 εκατομμύρια γαλαξίες και πραγματοποιώντας προσομοιώσεις κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η σκοτεινή ύλη βρίσκεται στο Διαγαλαξιακό διάστημα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν στη μελέτη τους το φαινόμενο του «βαρυτικού φακού».

Τα σώματα πολύ μεγάλης μάζας, όπως ένα γαλαξιακό σμήνος ή μια μαύρη τρύπα, μπορούν να εκτρέπουν και να ενισχύουν το φως όπως οι οπτικοί φακοί. Το φαινόμενο του «βαρυτικού φακού» δημιουργείται όταν ένα τέτοιο κοσμικό σώμα βρίσκεται ενδιαμέσως ενός παρατηρητή και ενός αντικειμένου. Το «ενισχυμένο» φως παρέχει πλήθος πληροφοριών στους επιστήμονες που διαφορετικά θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο, αν όχι απίθανο, να ανακαλύψουν.

Οι προσομοιώσεις των ιαπώνων ερευνητών αποκάλυψαν μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα εικόνα. Οι γαλαξίες ενώνονται μεταξύ τους με διαστημικές «λεωφόρους» που αποτελούνται από τη σκοτεινή ύλη. Οι ερευνητές, οι οποίοι ονομάζουν αυτές τις λεωφόρους «ιστούς σκοτεινής ύλης», δημοσιεύουν τη μελέτη τους στην επιθεώρηση «The Astrophysical Journal».
tovima.gr - space.com

Η χαρτογράφηση της σκοτεινής ύλης του σύμπαντος

H σελήνη στο μέσον της εικόνας τοποθετήθηκε ως μέτρο σύγκρισης μεγέθους στον ουρανό

Μία διεθνής ομάδα αστρονόμων δημιούργησε τον μεγαλύτερο μέχρι τώρα «χάρτη» της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης, που είναι διάσπαρτη στο διάστημα και εκτιμάται ότι αποτελεί περίπου το 23% του σύμπαντος. Αυτή η αόρατη μορφή ύλης δεν εκπέμπει φως, αλλά ασκεί τη δύναμη της βαρύτητας στο περιβάλλον της και έτσι είναι δυνατό να γίνει έμμεσα αντιληπτή. Για πρώτη φορά οι αστρονόμοι απεικόνισαν τη σκοτεινή ύλη σε μια γιγάντια κλίμακα, στη μεγαλύτερη που έχει ποτέ παρατηρηθεί.

Οι επιστήμονες, που παρουσίασαν τις εντυπωσιακές «εικόνες» της σκοτεινής ύλης σε συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρίας, σύμφωνα με το BBC, το Γαλλικό Πρακτορείο και το «Science», χρησιμοποίησαν μια μεγα-κάμερα 340 megapixel, την οποία διαθέτει το διαμέτρου 3,6 μέτρων γαλλο-καναδο-αμερικανικό τηλεσκόπιο στο όρος Μάουνα Κέα της Χαβάης....

Το σύμπαν χωρίς σκοτεινή ενέργεια

To φως από μια έκρηξη σουπερνόβα (κίτρινο) φτάνει σε μια περιοχή όπου ανιχνεύεται (μπλε). Καθώς το σύμπαν διαστέλλεται,  η ενεργειακή του πυκνότητα ελαττώνεται. Το μήκος κύματος του φωτός αυξάνεται ως συνέπεια αυτού του γεγονότος.

Το βραβείο Νομπέλ Φυσικής 2011 απονεμήθηκε πριν από λίγο καιρό στους Adam Riess, Brian Schmidt και Saul Perlmutter, οι οποίοι μελετώντας το φως των υπερκαινοφανών αστέρων (σουπερνόβα) τύπου Ιa, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό.
Οι φυσικοί για να εξηγήσουν αυτό το αναπάντεχο εύρημα αναγκάστηκαν να δεχθούν την ύπαρξη της μυστηριώδους σκοτεινής ενέργειας – στις εξισώσεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Einstein εκφράζεται μαθηματικά από την κοσμολογική σταθερά Λ – στην οποία αποδίδεται η επιτάχυνση στον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος.
Eίναι κοινό μυστικό ότι η έννοια της σκοτεινής ενέργειας κάθεται στο στομάχι πολλών φυσικών. Kαι κάποιοι από αυτούς προσπαθούν να ερμηνεύσουν τα αποτελέσματα της έρευνας των σουπερνόβα τύπου Ιa, χωρίς την έννοια της σκοτεινής ενέργειας.
Ένας απ’ αυτούς είναι και ο Arto Annila, καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο του Ελσίνκι. Σύμφωνα λοιπόν με την τελευταία εργασία του, που δημοσιεύεται στο τελευταίο τεύχος του επιστημονικού περιοδικού «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», μπορούμε να αποφύγουμε την εισαγωγή της έννοιας της σκοτεινής ενέργειας και να εξηγήσουμε με διαφορετικό τρόπο τα δεδομένα των παρατηρήσεων των σουπερνόβα.
Τα επιχειρήματά του βασίζονται στον συνεχώς μεταβαλλόμενο τρόπο που ταξιδεύει το φως μέσα σ’ ένα διαρκώς εξελισσόμενο σύμπαν.
Ο Arto Annila ισχυρίζεται ότι το καθιερωμένο πρότυπο της Μεγάλης Έκρηξης ( Lambda-CMD ) είναι ένα μαθηματικό μοντέλο, αλλά όχι μια φυσική απεικόνιση της εξέλιξης του σύμπαντος. Τα δεδομένα των σουπερνόβα, σύμφωνα με τον Annila, δεν σημαίνουν υποχρεωτικά επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος.
Όταν μια ακτίνα φωτός ταξιδεύει από ένα μακρινό αστέρι προς το τηλεσκόπιο ενός παρατηρητή, κινείται κατά μήκος της διαδρομής που απαιτεί το μικρότερο χρονικό διάστημα.
Αυτό είναι γνωστό στη φυσική ως αρχή του Φερμά ή αρχή του ελάχιστου χρόνου. Η αρχή του ελάχιστου χρόνου είναι μια ειδική περίπτωση της αρχής της ελάχιστης δράσης. 
Οι φυσικοί χρησιμοποιούν την αρχή της ελάχιστης δράσης στην μορφή που αποκαλείται ολοκλήρωμα της Λαγκρανζιανής.
Σύμφωνα με τον Αnnila αυτή η μορφή μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε διαδρομές μέσα σε ένα στάσιμο περιβάλλον.

Το μοντέλο του Arto Annila προσεγγίζει με επιτυχία τα πειραματικά δεδομένα των υπερκαινοφανών τύπου Ιa

Δεδομένου όμως ότι το διαστελλόμενο σύμπαν είναι ένα εξελισσόμενο σύστημα, ο Annila έδειξε πως η μορφή της αρχής ελάχιστης δράσης του Γάλλου μαθηματικού Maupertuis,
προσδιορίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια την διαδρομή του φωτός από τα μακρινά σουπερνόβα. Στη ανάλυσή του προσεγγίζει με μεγάλη επιτυχία τα πειραματικά δεδομένα των υπερκαινοφανών τύπου Ιa, καθιστώντας έτσι άχρηστη την έννοια της σκοτεινής ενέργειας - που εισήχθη κυρίως εξαιτίας αυτών των παρατηρήσεων.... 
Και όχι μόνο!  Στο άρθρο του ο Arto Annila προσπαθεί δείξει ότι ούτε η έννοια της σκοτεινής ύλης είναι απαραίτητη όταν επιχειρούμε για παράδειγμα να εξηγήσουμε το φαινόμενο των βαρυτικών φακών και ακόμη περισσότερο να δώσει μια διαφορετική ερμηνεία στην Μεγάλη Έκρηξη. Έτσι στο τελικό του συμπέρασμα αναφέρει ότι η Μεγάλη Έκρηξη, δεν συνέβη άπαξ κάποτε στο παρελθόν, αλλά συνεχίζει να συμβαίνει ακόμη και τώρα!.....
Διαβάστε περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες ΕΔΩ

To διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble αποκαλύπτει την σκοτεινή ύλη

H ερευνητική ομάδα CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble) μελετώντας το σμήνος των γαλαξιών που φέρει το όνομα, MACS J1206.2-0847 ή για συντομία MACS 1206 χαρτογράφησε με μεγάλη ακρίβεια την σκοτεινή ύλη του σμήνους. Η βαρύτητα της σκοτεινής ύλης – όπως και η γνωστή μας βαρυονική ύλη - κάμπτει το φως. Στην παραπάνω εικόνα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, διακρίνονται πολλαπλά, παραμορφωμένα είδωλα μακρινών γαλαξιών εξαιτίας της σκοτεινής ύλης.

Οι κοσμολόγοι γνωρίζουν πλέον ότι η ύλη που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι παρά το ένα πέμπτο της συνολικής ύλης -το υπόλοιπο αντιστοιχεί στη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη, της οποίας η σύσταση παραμένει άγνωστη ως σήμερα.

Ωστόσο οι επιδράσεις του μυστηριώδους αυτού υλικού είναι εμφανείς στις τελευταίες εικόνες από το Hubble: το διαστημικό τηλεσκόπιο εξέτασε το πώς το βαρυτικό πεδίο της σκοτεινής ύλης παραμορφώνει τα είδωλα μακρινών γαλαξιών.....

Tι είναι η σκοτεινή ύλη;

.... απάντηση διάρκειας ενός λεπτού

http://youtu.be/Af0_vWDfJwQ

H περιεκτικότητα του σύμπαντος σε δευτέριο και η σκοτεινή ύλη

Το δευτέριο είναι ένα ισότοπο του υδρογόνου του οποίου ο πυρήνας του περιέχει ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο. Σε αντίθεση με το ήλιο ο πυρήνας του δευτερίου είναι πολύ «ευαίσθητος».  Για παράδειγμα στις θερμοκρασίες που επικρατούν στο εσωτερικό άστρων όπως ο Ήλιος μας, διασπάται ή αντιδρά με άλλους πυρήνες σχηματίζοντας βαρύτερα στοιχεία.

Σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης στην διάρκεια των πρώτων λεπτών ύπαρξης του σύμπαντός μας σχηματίστηκαν πυρήνες ηλίου και πολύ μικρότερες ποσότητες ελαφρών πυρήνων δευτερίου, λιθίου κλπ. Μέχρι σήμερα ένα σημαντικό ποσοστό του αρχέγονου δευτερίου έχει καταστραφεί στο εσωτερικό των άστρων.

Μπορεί να υπολογιστεί το ποσοστό του δευτερίου που δημιουργήθηκε στη Μεγάλη Έκρηξη; Μόνο αν γνωρίζουμε τον ρυθμό καταστροφής του. Αυτό μπορεί να γίνει αν συγκρίνουμε το πλήθος των μορίων του δευτερίου στην ατμόσφαιρα του Δία με εκείνο στα μεσοαστρικά νέφη.

Η περιεκτικότητα του δευτερίου στον Δία είναι περίπου 2·10^-5, η μισή περίπου από εκείνη στα μεσοαστρικά νέφη.....

Ανίχνευση σκοτεινής ύλης;

Το πείραμα CRESST II πιθανώς ανίχνευσε σωματίδιά της

Οι ανιχνευτές της σκοτεινής ύλης είναι "θαμμένες" βαθιά κάτω από το βουνό Gran Sasso

Η κρατούσα θεωρία αναφέρει ότι το 85% της ύλης του σύμπαντος αποτελείται από μια μυστηριώδη ύλη η οποία ονομάστηκε «σκοτεινή». Η σκοτεινή ύλη δεν έχει γίνει εφικτό να εντοπιστεί μέχρι σήμερα αλλά σύμφωνα με τους ειδικούς λειτουργεί εν είδει κοσμικής "κόλλας" και συγκρατεί τα άστρα μέσα στους γαλαξίες οι οποίοι περιστρέφονται ταχύτατα και αν δεν υπήρχε κάτι να συγκρατεί το «περιεχόμενό» τους θα διαλύονταν. Ένα από τα διάφορα πειράματα εντοπισμού της σκοτεινής ύλης, το CRESST II, εντόπισε σήματα που ίσως να σχετίζονται με αυτή.

Ο «κοσμικός κήπος»  
Το πείραμα CRESST II χρησιμοποιεί δεκάδες υπέρψυχρους κρυστάλλους βολφραμικού ασβεστίου, και αναζητεί τη σκοτεινή ύλη βαθιά κάτω από το βουνό Gran Sasso στην Ιταλία. Όταν ένα σωματίδιο χτυπά έναν από αυτούς τους κρυστάλλους, ο κρύσταλλος εκπέμπει έναν παλμό φωτός, οπότε τα ευαίσθητα θερμόμετρα μετρούν την ενέργεια της σύγκρουσης.
Η συντριπτική πλειοψηφία αυτών των σωματιδίων προέρχονται από διάφορες πηγές που οι ειδικοί ονομάζουν «κήπο σωματιδίων». Μια από αυτές τις πηγές είναι οι κοσμικές ακτίνες. Τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης, τα λεγόμενα νετραλίνα (Wimps) «πέφτουν» μαζικά στην Γη και καταφέρνουν να εισχωρήσουν σε μεγάλα βάθη στο εσωτερικό του πλανήτη επειδή πιστεύεται ότι αλληλεπιδρούν ασθενώς με την κανονική ύλη.

Το πείραμα

CRESST II

Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες του Ινστιτούτου Max Planck μελετώντας δεδομένα από τις συγκρούσεις σωματιδίων που γίνονται στο πείραμα CRESST II υποστηρίζουν ότι σε περίπου 20 από αυτές που έγιναν τα τελευταία δύο χρόνια δεν υπάρχει παρουσία γνωστών σωματιδίων και άρα είναι πιθανό να συμμετείχαν σε αυτές τις συγκρούσεις νετραλίνα.....

H πρώτη επιτυχής προσομοίωση της γέννησης του Γαλαξία μας (και σε βίντεο)

Η προσομοίωση υποστηρίζει τη θεωρία της «ψυχρής σκοτεινής ύλης", σύμφωνα με την οποία η εξέλιξη της δομής του σύμπαντος καθοδηγείται από τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις της σκοτεινής ύλης ("σκοτεινή", διότι δεν μπορούμε να τη δούμε, και "ψυχρή", επειδή τα σωματίδιά της κινούνται αργά).

Μια εικόνα της προσομοίωσης (Έρις). Με μπλε χρώμα παριστάνονται οι περιοχές στις οποίες δημιουργούνται άστρα, ενώ στις πιο κόκκινες βρίσκονται άστρα που δημιουργήθηκαν παλαιότερα. 

Ενα μοντέλο που αναπαριστά τον σχηματισμό του Γαλαξία δεν είναι κάτι απλό. Εδώ και δυο δεκαετίες οι αστροφυσικοί προσπαθούν να συνθέσουν την αναπαράσταση της γέννησης ενός σπειροειδούς γαλαξία όπως ο δικός μας χωρίς ικανοποιητικά αποτελέσματα. Μια ομάδα ερευνητών κατόρθωσε όμως τελικά να επιτύχει το δύσκολο έργο.....

Βίντεο: Ψάχνοντας για σκοτεινή ύλη με το Alpha Magnetic Spectrometer

To Αλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο (ΑΜS) μεταφέρθηκε με το διαστημικό λεωφορείο Endeavour στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS)

Το Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο μεταφέρθηκε....

...από το Endeavour στον διεθνή διαστημικό σταθμό

Ένας ρομποτικός βραχίονας χρησιμοποιήθηκε για την μεταφορά του ΑΜS (Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο) από το χώρο φόρτωσης του σκάφους στο μεταλλικό σκελετό του σταθμού

Έχοντας λάβει σχεδόν την τελική του μορφή, ο Διεθνής Διαστημικός πλησιάζει πλέον το αποκορύφωμα της επιστημονικής αποστολής του. Αναβαθμίστηκε με την εγκατάσταση του Άλφα Μαγνητικού Φασματόμετρου (AMS), ενός οργάνου των δύο δισ. δολαρίων με τη φιλόδοξη αποστολή να αποκαλύψει νέες μορφές ύλης.

Ο ανιχνευτής, «παιδί» του νομπελίστα φυσικού Σάμιουελ Τινγκ, θα αναλύει για χρόνια το αδιάκοπο ρεύμα κοσμικών ακτίνων, αναζητώντας ίχνη της αντιύλης και της αόρατης σκοτεινής ύλης που πιστεύεται ότι γεμίζει το Σύμπαν....

Το κυνήγι αντιύλης και σκοτεινής ύλης με το άλφα μαγνητικό φασματόμετρο

Το διαστημικό λεωφορείο Endeavour θα μεταφέρει στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό μεταξύ των άλλων και ένα νέο όργανο παρατήρησης του Σύμπαντος. Το ΑΜS (Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο) που θα συνδεθεί στο εξωτερικό μέρος του Σταθμού και θα αναζητήσει ίχνη κοσμικής ακτινοβολίας που ίσως αντιστοιχούν στη σκοτεινή ύλη.

Η σκοτεινή ύλη αντιστοιχεί σε τεράστιο ποσοστό της ύλης του Σύμπαντος, αφού τα άστρα, οι πλανήτες, τα αέρια, η διαστημική σκόνη και ότι άλλο παρατηρούμε αντιστοιχούν μόλις στο 10% της ύλης του Σύμπαντος....

Βίντεο: H σκοτεινή ύλη σε κόμικ

H εξερεύνηση της σκοτεινής πλευράς του Σύμπαντος και το κινεζικό «αντίπαλον δέος» του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού

Νέο όργανο θα τοποθετηθεί στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και θα αναζητήσει την σκοτεινή ύλη

Για αύριο είναι προγραμματισμένη η εκτόξευση του διαστημικού λεωφορείου Endeavour που θα ταξιδέψει στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και ανάμεσα στα άλλα που θα μεταφέρει μαζί του είναι και ένα νέο όργανο παρατήρησης του Σύμπαντος. Το Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο (AMS) θα συνδεθεί στο εξωτερικό μέρος του Σταθμού και θα αναζητήσει ίχνη κοσμικής ακτινοβολίας που αντιστοιχούν στη σκοτεινή ύλη.
Μέχρι στιγμής, τα όργανα παρατήρησης του Σύμπαντος επιτρέπουν την ανίχνευση φωτός. Η κίνηση των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων, η οποία θα έδινε πληροφορίες για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης, είναι προς το παρόν ανεξερεύνητη χώρα. Επιπλέον η παρατήρηση της κίνησης αυτής δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί από επίγειους σταθμούς, καθώς η ατμόσφαιρα της Γης μας προστατεύει από την κοσμική ακτινοβολία. Η σκοτεινή ύλη ωστόσο πιστεύεται πως αντιστοιχεί σε τεράστιο ποσοστό της ύλης του Σύμπαντος, αφού τα άστρα, οι πλανήτες, τα αέρια, η διαστημική σκόνη και τα άλλα παρατηρήσιμα φαινόμενα αντιστοιχούν μόλις στο 10% της ύλης του Σύμπαντος.
Το AMS συναρμολογήθηκε στο CERN και στην κατασκευή του συνεργάστηκαν 600 κορυφαίοι επιστήμονες (μεταξύ αυτών και νομπελίστες) διαφόρων ερευνητικών οργανισμών, φορέων και πανεπιστημίων από 16 χώρες. Είναι από 100 έως 1.000 φορές πιο ευαίσθητο από αντίστοιχα επίγεια όργανα ανίχνευσης σωματιδίων. Το κόστος κατασκευής του ανήλθε στα 2 δις δολάρια.

Η Κίνα αποκαλύπτει τα διαστημικά της σχέδια για το προσεχές μέλλον

Λεπτομέρειες για τα σχέδιά της περί κατασκευής του διαστημικού σταθμού Tiangong ( «Ουράνιο Παλάτι» ) αποκάλυψε η Κίνα, επιδεικνύοντας την πρόθεσή της να εξελιχθεί σε μία πραγματική «υπερδύναμη» στο Διάστημα.....