Ny partikkelsensasjon på vei – fra verdensrommet?

230px-AMS-02_LogoNå som Higgspartikkelen (antakelig) er oppdaget vender mange øyne seg mot mørk materie. Hva er det for noe? Kan vi oppdage det? Hvordan? Et av de kuleste aktive partikkeleksperimentene i dag er det ferske AMS, plassert på den internasjonale romstasjonen. Nylig hintet AMS-sjefen om at de første resultatene derfra vil komme innen få uker, og at de vil ha noe med nettopp mørk materie å gjøre… Står vi foran nok en supertøff oppdagelse fra partikkelverdenen?

Mørk materie er over alt – og ingensteds

Helt siden 1930-tallet har vi visst at det der mer stoff ute i universet enn det vi vet om. Det vi «vet om» utenfor vår egen planet er stort sett det som sender lys til oss, så hva enn som er mørkt vil vi ha problemer med å oppdage. Men hvis stoffet har masse så har vi en mulighet likevel, ved å se på hvordan det påvirker annet stoff rundt seg via tyngdekraften.

På 1930-tallet studerte blant andre Fritz Zwicky rotasjonshastigheten til fjerne galakser, og fant ut at de roterte for raskt – eller ihvertfall raskere enn hva de burde hvis de lysende stjernene var hoveddelen av stoffet i galaksen. Det måtte være mer der inne – men hva? I dag har vi gjort tilsvarende målinger på mange andre måter også, og ut fra tyngdekraften kan vi til og med lage mørk materie-kart over universet – se for eksempel denne artikkelen.

Men hva ER den mørke materien for noe? Vi aner ikke. Den bør være en slags partikkel, men ingen av de vi kjenner til i dag passer tegningen. Den må altså være noe nytt, noe hittil uoppdaget og spennende – og dermed noe som kan hinte om hva neste generasjon moderne fysikk vil være. En WIMP, kanskje? Sterile nøytrinoer? Den letteste supersymmetriske partikkelen? Eller «van den Aarsen-Bringmann-Pfrommer-partikkelen»? Forslagene myldrer, men til tross for noen spennende hint så har den helt store oppdagelsen uteblitt i snart 80 år…

Alpha Magnetic Spectrometer

AMS-eksperimentet, slik det er installert på ISS. (Bilde: CERN)

AMS-eksperimentet, slik det er installert på ISS. (Bilde: CERN)

I mai 2011 fløy romfergen Endevour for siste gang. Målet for ferden var den internasjonale romstasjonen, ISS, og blant det den hadde med seg var intet mindre enn et stort partikkelfysikkeksperiment. Alpha Magnetic Spectrometer, AMS-02, (01 var en prototype som fløy i 1998) er en klump på størrelse med en liten bil, spesialdesignet for å se nøyere på kosmisk stråling.

Kjernen av eksperimentet er en diger permanent magnet. Foran, bak og inne i denne står forskjellige typer teknologi som kan avgjøre om partikler med elektrisk ladning kommer flygende gjennom dem, og dessuten avgjøre hvor mye energi partiklene har. Magneten selv sørger for at partikkelens bane bøyes, og ut fra avbøyningen kan fysikerne avgjøre hvilken elektrisk ladning partikkelen har.

Dette er standard kost for partikkelfysikk. Slik har faget blitt gjort i minst 50 år, og i forhold til detektorene på CERN er AMS-02 rent primitiv. Men AMS-02 er ikke på CERN. Den er installert i bane rundt jorden, på ISS, og har dermed et blikk på kosmisk stråling som ingen fysikk-eksperimenter har hatt før. Å si at vi gleder oss til å høre hva AMS-02 etter hvert har å melde er en rå underdrivelse.

Mørk materie kan, ad forunderlige veier, bli til vanlig stoff. Through a decay process, darkly...

Mørk materie kan, ad forunderlige veier, bli til vanlig stoff. Through a decay process, darkly…

Et av målene den har er å se etter mørk materie – eller snarere, å se etter partiklene som dannes når to mørk materie-partikler møtes. Problemet med mørk materie er jo nettopp at den ikke lyser – men kanskje den sender oss noe annet vi kan bruke for å «se» den? Vi måler at mørk materie er omtrent over alt der ute, med litt høyere tetthet noen steder enn andre. Det vil si at det hvor som helst kan hende at en mørk-materie-partikkel – hva enn den er – møter en anti-mørk-materie-partikkel. I såfall vil de to annihilere, og kan for eksempel ende opp som et elektron-positron-par. En av disse partiklene kan så finne på å fly rett gjennom AMS-o2 og bli målt.

AMS-02 ser etter positroner og elektroner, hvor mange som kommer av den ene typen i forhold til den andre, hvilke energier de har og hvor de kommer fra. Håpet er å målet forholdet mellom positroner og elektroner, og i energifordelingen til dette finne en skarp nedre kant. Da betyr det at et eller annet der ute danner positroner med en viss minste energi eller mer, og fra denne energien kan vi regne ut massen til det som laget den. Sagt på en annen måte: Vi vil ha oppdaget en ny partikkel.

En annonsering snart?

17. februar 2013 holdt sjefen for AMS-02, Sam Ting, et foredrag ved det store årlige møtet til American Association for the Advancement of Science (AAAS). AMS-02 har nå vært aktiv i halvannet år, og de har før rapportert at de har samlet mye interessant informasjon – men noen resultater har ikke kommet. Ting fortalte i følge BBC på AAAS-konferansen at de nå har den første artikkelen liggende klar, og bare har igjen å sørge for at alle de involverte fysikerne er enige.

Hva de kom til å fortelle sa han ikke noe om, men han hintet om at det vil ha noe med mørk materie å gjøre. Det er veldig mulig at det de har bare er rapport fra en leting som så langt er uten resultater, men det er også mulig at de faktisk har noe veldig spennende å komme med. Å love en artikkel på forhånd på denne måten, uten å samtidig varsle om at folk ikke bør ha for store forhåpninger, gir – nettopp – store forhåpninger.

Ting lovet at artikkelen burde være klar til å kunngjøres og presenteres i løpet av bare noen uker. Vi venter i spenning, og håper inderlig at AMS-02 faktisk har sett noe som kan være mørk materie. Den ER der ute, og det er egentlig litt pinlig at vi ikke vet hva den er enda. LHC prøver å lage den, eksperimenter i dype gruver rundt om i verden prøver å la seg treffe av den, AMS-02 prøver å se direkte etter røyken den etterlater når den forsvinner i et blaff. En av dem må da snart treffe? Vi vil vite hva mørk materie er! Mangelen på denne kunnskapen er per i  dag et alvorlig hinder for fremgang innen partikkelfysikk. 

5 comments

  1. Trond Arne Pettersen · februar 19, 2013

    Ut fra tankegangen om Big Bang oppsto vel materien fra «ingenting», eller?. (Kanskje Fred Hoyle med sin steady-state-teori var inne på noe likevel?) Wasiutynski ville kanskje sagt at det var materie av en høyere orden, og dermed ikke identifiserbar som partikler. Så får vi se om noen greier å tenne et lys i mørket.

    • Carbomontanus · februar 20, 2013

      Ja, jeg kom også til å tenke på Fred Hoyle. Riktignok står SIR Fred bare med ett ben (og knapt nok det) på pidestallen, men det gjør også SIR Arthur Eddington. Han vrøvlet også ikke så rent lite på sine eldre dage…..

      Hoyle postulerte at ett vannstoffatom pr kubikkmeter måtte «skapes» pr sekund minutt kvarter time eller var det døgn? …. forat hans steady state universe skulle være i likevekt, og det er jo ikke så overvettes mye og ikke særlig vesentlig å legge brett på for den mer ihuga ateisme selvom det monner på sikt,…; da er Big Bang en adskillig større kamel å måtte sluke for samme. Den teorien som idag er orthodox, (Og som kommer så skammelig til kort overfor Universets samlede masse) er da også ganske riktig oppfunnet av den belgiske Jesuittpateren Lefevre, og er således blitt Pavens offisielle tro om det samme.

      Men se, Fig 3 ovenfor er en direkte snik- misjonering for SIR Freds skabelsesberetning.

      Hoyle er også den som har satt det noe hånlige stemplet «Big Bang!» på Jesuitten Lefevres teori.

      Eddington var kveker forresten.

      Vi har nok en autoritet som har uttalt seg. John Dobson, han med monteringa. Som er berømt også for å bestride Big Bang og som har uttalt: «Actually, I hate it!» og slår på med sin egen eventyrfortelling «Recycling from the beginning». Jeg tror også jeg aner hvori det kan ha sin rot.

      Dobson var misjonær- sønn i østen og ble tatt med på en bryllupsfeiring, efter hvilken han gav seg selv to løfter for livet. Han skulle aldri gifte seg og heller aldri drikke seg full. Noe han visstnok har holdt.

      Og gikk i den anledning i kloster som enten må ha vært fransciscanerne men kan og ha vært jesuittene, men jeg tror mest Zen- buddhistene siden det var i østen, og de har slike evighetstanker. Og oppfant der Dobsonfoten og den dobsonske speilsliping efter Dobsons 2 prinsipper 1, Simplicity works, og 2 Se selv i kikkerten. Dobson mente at de brede masser måtte se selv i kikkerten for å finne ut hvor de egentlig befinner seg hen, og innførte Sidewalk astronomy.

      Hva så gjelder Wasiutynski, som jeg kjente litt personlig, så stilte vi liksom hele tiden store forventninger til hans «Organiske Chosmologi, med «Høyere kvantelover» og dette, men der synes jeg liksom han ikke er kommet noen vei videre i det hele tatt. Det ble stor hurlumhei da han døde men alt vi får vite på nettet er bare et pent bilde av ham selv.

      Slik at det har måttet bli et prosjekt hvor jeg nærmest må kalles for frelst, men har heller måttet legge egne planer, og det har vært innen området musikkakustikk og «unlinear acoustics» , coherente klangfigurer og typisk harmonical pytagoreisme.

      Man kan ikke slå om seg med noe eller slå folk i hue med noe medmindre det er gjør-bart! Og hva innebærer det? ( kravet til empiri og objektivitet, at det er fysisk reelt og reproduserbart og / eller observerbart for eksempel)

      I gamle dager kalte man det objektivt forskjellig fra subjektivt, og Gallilei har drøftet de primære og de sekundære sansekvaliteter, noe jeg tror er feil oversettelse fra italiensk til germanistisk substantivistisk språk og tenkning. Gallilei kan heller ha sagt : Sansekvaliteter .. for det første bla bla, og på den annen side sansekvaliteter for det annet bla bla bla.. og dermed er det kun en og bare en kategori sansekvaliteter.

      For vi kommer bort i drøm og drømmetydning. Det er vel ikke tvil om at det faktisk objektivt skjer og i tiden og incarnert bundet til legemet og er SÅ! at man drømmer.og dermed objektivt. Men samtidig også så subjektivt som det også kan få blitt. Sånne realiteter må vi ikke skuffe av veien. Så subjektivt og objektivt er ikke alltid det kritiske og fruktbare skillet.

      Men gjørbart er vel bedre, å kunne omsette fantasi eller drøm i virkelighet. Eller andre veien, dette å kunne oppfatte bevisst og kunne være reflektert og tenke om tingene og ha en viss virkelighetssans.

      Men jeg vil slå på med kriteriet hvorvidt noe muligvis er inter- subjektivt eller ikke, om det kan meddeles og bli en felles opplevelse eller tanke. Og neste krav, om dette holder stikk eller holder vann og er god fisk, står for slitasje og kritikk og holder til husbruk og er til å lite på.

      Pi for eksempel, og tangens til vinkelen alfa er godt som gull og duger til gagns den dag idag og lar seg ikke forbedre.

  2. Pål Brekke · februar 20, 2013

    Og en av detektorene er jo bygget av Gamma Medica Ideas på Fornebu :)http://www.spacecentre.no/Hunting+for+antimatter.d25-TwlrQ4s.ips

  3. Carbomontanus · februar 21, 2013

    Steika, dette er interesswant

    jeg har sett mer på Fred Hoyle, man finner ham på Wikipedia, der det viser seg at han har jo også vært pioner og GURU i nyere tid og pro- motor for intelligent design. Noen har «Monkeyed» with the Universe, påsto han, og at annet ville være helt utrolig.

    Men det mest rammende i form av ganske nøytrale bemerkninger om Hoyle har jeg her i en bok av Donald Tattersfield Halleys comet:

    Side 27

    «Recently some quite eminent astronomers, notably Sir Fred Hoyle and Chrandra Wickramasinghe, have published well- researched but controversial works with the theme that epidemics are borne by comets…»

    ( det er opptygg eller re- cycling av Swante Arrhenius` panspermie-teori.).

    og side 114

    «…a theory put forward by Professors Sir Fred Hoyle and Chandra Wickramasinghe of University College, Cardiff. The former is an eminent astronomer noted for his ability to deviate from the accepted paths of science and to produce theories, from his original thinking, which are not allways readily acceptable to his scientific colleagues.»

    Og som konklusjon:

    Whether the above theories are correct or not, Sir Fred Hoyle can be relied upon to stimulate others to think.»

    Hoyle var populær i sin tid og holdt mange populærforedrag på BBC og skrev en bok utav dette, som sammen med Gamovs big bang- bok var Pensum på Medbøes Chosmologiseminar i de harde sekstiåra. der også Wasiutynski opptrådte. Situasjonen Hoyle Gamow var uavgjort. Og av alle var Wasiutynski den beste astronom. Men kort etter i de harde syttiåra fikk Big Bang altså Lefevre Gamov Hubbles teori overtaket. Hoyle kan da ha hengitt seg mer til …. særlige studier.

    Så jeg advarer Samset, dette kan bli bøljer. Tren på Zauberlehrling av Goethe. Eller hvorfor ikke Johan Hermann Wessel: «Og det er ille, saa nøie alt at vide ville».

    Jeremi Wasiutynski kan jeg ha behandlet noe ufint ovenfor. Man skal virkelig ikke klage på en berømt GURU når man bare ved 2 møter og ved å lese boka hans får vite det man behøver og heller velger å arbeide videre heller selv med de tingene.

    På nette vil man kunne finne at en viss Steffens fra Theosofene på Makrellbekken har kjent ham mer og tatt ham mer på kornet personlig.

    Og Wasiutynski klarte å komme ut i tre bind med sin skabelsesberetning da han var over 90 og hvor kjernen kan være både valid og essensiell. At hen i drømmeland så ligger også virkelig dybdene i fysikken på sitt mest chosmisk spekulative og nærmest transcendentale. Flere store GURUer og forfattere har vært inne på lignende tanker. Vi kan nevne både Bohr Schrödinger og Eddington.

    «Universet er menneskets potensielle bevissthetsinnhold» ifølge Wasiutynski.

  4. Carbomontanus · mars 11, 2013

    Samset
    Det er mulig dette her er Chosmisk og allmenngyldig også, jeg kom til å tenke på BANG!irommet, og fikk forleden en genial ide (hvor ofte må jeg repetere det?)

    piskesmell, tenk det! Det er et typpisk BANG!irommet.

    Og tok en kjepp og bandt på ei snor og svingte i lufta fort frem og tilbake. BANG! sa det irommet. Forklar……

    Det er forklart som lydmursmell, men det har jeg aldri forstått inntil det endelig blinka ei pære.

    f = ma

    hvor f betyr force, m betyr mass, og a betyr acceleration. Og så må vi huske at V betyr Velocity og at a er endring av Velocity. Det gjør vi når vi drar snora frem og så tilbake. Idet snora snur i rommet må den da være utsatt for en høy akselerasjon a Og så løser vi med hensyn på a

    a= f/m

    Hva skjer når m går mot null?

    Så mye matte må du kunne da, Samset.

    Og da smeller det. Der har vi det. Det har jeg aldri tenkt på før.

    Jeg dobbeltsjekket dette og tok en hammer og banket i bordet. Da sa det Bang bang bang… ikke i rommet men i bordet,

    så her er vi inne på noe.

    Og prøvde med knyttneven, Bang! sa det i bordet. Og følte at jeg var blitt utsatt for en høy kraft fra bordets side akkurat i bråstoppen der det sier Bang heller konsekvent både irommet og i bordet.

    Dette synes også å kunne forklare knall- perlene. De forårsaker en svært høy akselerasjon av lufta omkring akkurat når de smeller, og det forklarer videre Ural- fenomenet. Der kom det en ting veldig fort igjennom lufta som befant seg i ro. Og Immanuel Kant har sagt at to ting kan ikke innta samme rom, så da må lufta vekk fra der den er veldig fort, hvilket krever en svært høy akselerasjon, og da sier det ganske riktig BANG!irommet.

    Da vil jeg be deg se på Fig.2 som har en stjerne hvor det skjer noe så kvarker og leptoner og bosoner går videre veldig fort. Hvis det der skjer i rommet og noe der før var i ro eller beveget seg motsatt vei, så må vi se opp for BANG!irommet som mulig forklaring.

    Man synes til og med å ha tegnet ei knallperle i aksjon akkurat der.

    Nature and natures law lay hidden in darkness and night
    God said: Let Newton be, and all was bright! (William Blake)

    Newton visste ikke alt han heller, men jeg tror man skal slutte å kimse ad Newton når hans berømte regel f = ma på så elegant vis også oppklarer piskesnert.

    Trykk er kraft pr flate og når flaten også går mot null og kraften relativt stabil så vil trykket bli svært høyt og det kan altså handle heller om en trykk- bølge både i piskesnerten og i Ural- fenomenet og når man setter av ei knallperle eller slår med en hammer eller med neven i bordet og det sier BANG! irommet eller i bordet hver gang.

    Stemmer ikke det Samset?.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s