A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: karit » 2016.11.20. 13:27

Nyilván scifi kategória, de ha a sötét anyag ennyire nem hat kölcsön, és a háttérsugárzásban sincs nyom az eredetére, akkor nem képzelhető el, hogy
- a Big Bang pillanatában már eleve "itt volt", bármit is jelentsen az az "itt";
- vagy, azért sem lehetne nyoma a háttérsugárzásban, mert csak később, az infláció beindulásakor vagy leállásakor "kristályosodott ki a térbe", annak következményeként?
Elnézést, ha ez arcpirító "szavannai" baromság.

These users thanked the author karit for the post:
tuloktulok
Rating: 11.11%
 
karit
 
Hozzászólások: 51
Csatlakozott: 2014.03.15. 17:45
Has thanked: 150 times
Been thanked: 3 times

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: api » 2016.11.20. 17:29

Mit jelent akkor a Big Bang, ha a sötét anyag már ott volt? Csak az Univerzum "világos" összetevői keletkeztek utána? Mert mondá az úr, Legyen világosság?
Az infláció sokkal-sokkal előbb (kb.10^-33 s) volt, mint a CMB (380 ezer év).
A He4 gyakoriság és a barion/foton gyakoriságarány közötti alábbi összefüggést, a magfúziós folyamatok reakcióegyenleteinek nagy-pontosságú numerikus integrálásával kapjuk.
Kép
A ma megfigyelt He4 nagy része az elsődleges nukleonszintézisben keletkezett. Ennek alapján, továbbá a CMB mért hőmérsékletéből pedig már egyértelműen kijön a térfogategységre jutó átlagos barionszám (és tömeg) is, ami ezt a He4 gyakoriságot eredményezhette. (Az ábra a magok relatív gyakoriságát a hidrogénre vonatoztatva ábrázolja. A fotongyakoriságot a CMB hőmérsékletéből számítják.)

Az 2012-ig kiértékelt mérésekből ezen az úton kapott barionikus tömegsűrűség pedig csak a Világegyetem megfigyelt tágulási pályájához szükséges tömegsűrűség 4,63%+-0,24%-ra jön ki. (Ezt nem pusztán az ábra He4-re vonatkozó görbéje alapján számolták, hanem a sokkal érzékenyebb He3, H2, és Li7 görbék (és természetesen a rájuk vonatkozó mérések) figyelembevételével pontosították.
A világban egyszerűen nincs annyi maganyag (gravitáló tömeg), ami kiadná a nagy léptékű kozmológiai megfigyelések eredményeit.

These users thanked the author api for the post (total 2):
tuloktulokkarit
Rating: 22.22%
 
api
 
Hozzászólások: 1039
Csatlakozott: 2014.12.16. 18:05
Has thanked: 151 times
Been thanked: 264 times
Név: Albert Péter

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: Sanyi_Laci » 2016.11.21. 00:39

Rigel írta:Röviden: míg mondjuk az R távolságból induló sötétanyag részecske a centrum körül megcsinál 10000 oda-vissza oszcillációt, az R-nél távolabbról induló, és oda-vissza oszcilláló normál anyag jó része a fékeződés miatt az R térfogaton belül ragad, hozzáadódva az R sugarú gömb össztömegéhez, és ez hatással kell legyen a sötétanyag részecskénkre is.


Erre még tartozom egy válasszal:
Háát, franc sem tudja. Lehet. Ha a gravitációs központ "meghízik" miközben a sötét anyag átoszcillál jobbról balra, akkor tényleg nem jut a bal oldalon olyan magasra. Franc sem tudja, erre szimulációt kellene futtatni. És közben a gravitációs hullámokat is figyelembe venni, mert az sem lesz elhanyagolható, főleg, ha oszcillációval kalkulálunk, ami egy igen nagy excentricitású keringés, voltaképpen. Akkor a legjobb a gravitációs hullámoknak.
Mindenesetre kár lenne ezért, akkor tényleg keresztet vethetünk a sötét anyag megismerésére, legalább a kvantumgravitációig, a fenébe is. :(
Avatar
Sanyi_Laci
 
Hozzászólások: 2351
Csatlakozott: 2014.03.14. 00:24
Has thanked: 249 times
Been thanked: 434 times

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: dgy » 2016.11.21. 16:03

Tudjuk, hogy a sötét anyag csomósodik!

Az egész Univerzumra nézve a sötét anyag/atomos anyag arány kb 6,5 - egy galaxisban kb 10, egy galaxishalmazban kb 100. Tehát a sötét anyag nem egyenletesen oszlik el az egész Világegyetemben, hanem ritkább és sűrűbb tarományok váltják egymást.

Rigelnek akár igaza is lehetne a sűrűsődés mechanizmusát illetően, azaz hogy a normál anyag kondenzálja maga köré a sötét anyagot, de ennek két alaptény mond ellent:

- a normál anyag jóval kisebb mennyiségű, mint a sötét, így a vonzása nem lenne erre elegendő,

- a kétféle anyag nem ugyanakkor kezdett koncentrálódni.

A normál anyag a Nagy Bumm után 380 000 évvel bekövetkezett lecsatolódásig plazmaállapotban volt. A plazma nem képes gravitációs csomósodásra, az instabilitás miatti spontán sűrűsödéseket és ritkulásokat kisimítják a plazma rezgései. Ezért a normál anyag csak a sugárzás lecsatolódása és az atomok létrejötte után vált gravitációsan instabillá: a spontán fluktuációk nőni kezdtek, a sűrűsödések gravitációs hatása újabb anyagot vonzott magához, a ritkább helyekről pedig elvonzotta a gázt. Így végül kicsiny sűrű és nagy ritka tartományok jöttek létre. Ez a galaxisképződés régóta feltételezett mechanizmusa. Igen ám, de amikor részletesen utánaszámoltak, kiderült, hogy a spontán fluktuációk felnövekedésének karakterisztikus ideje 100-1000 milliárd év - viszont az Univerzum még csak 13,8 milliárd éves. Tehát az elmélet szerint még nem lehetnének galaxisok!

A megoldás az, hogy a lecsatolódás pillanatában már készen álltak azok a gravitációs csapdák, amik magukhoz vonzották a frissen létrejött atomos anyagot, így annak nem kellett megvárnia a saját magában véletlenszerűen kialakuló sűrűbb és ritkább tartományok felnövekedését. Ilyen csapdák olyan anyagból jöhettek létre, amely nem volt plazmaállapotú. Pl azért, mert eleve elektromosan semleges részecskékből áll, nem hat kölcsön az elektromágneses mezővel, nem nyel el és nem bocsát ki fényt - azaz sötét. Pontosabban szólva láthatatlan. Ez a "sötét anyag".

Kérdés, hogy milyen szerkezetűek ezek a csapdák, amik a sötét anyag gravitációs kondenzációjával keletkeztek. Nem olyanok, mint az atomos anyag csomói! Az utóbbiak gömbölyűek, a sötét struktúrák pókhálószerűek.

Amikor egy gömbölyű gázfelhőt összehúz a gravitáció, az végig gömbölyű marad - minden irányból egyforma vonzóerő hat rá. Egy elliptikus gázfelhő azonban egyre laposabb lesz: a rövidebb tengely mentén közelebb vannak egymáshoz a részecskék, nagyobb vonzóerő hat, ezért gyorsabb az összeesés. Így jönnek létre "Zeldovics palacsintái". Ez a tipikus eset, mert kicsi a valószínűsége, hogy egy kialakuló gázfelhő szabályosan gömbölyű legyen.

A csillagok mégsem palacsinták. Ennek oka az, hogy a sűrűsödő gáz belső nyomása (ami a részecskék ütközéséből és a felforrósodó gázban a hősugárzás sugárnyomásából származik) megakadályozza az anizotróp összehúzódást: a palacsinta laposabb része "megvárja" a távolabbi gázrészek beesését.

A sötét anyagban a részecskék intenzív kölcsönhatásának hiányában ilyen mechanizmus nem lép fel, ezért a végeredmény lapos, fátyolszerű alakzat. Két ilyen fátyol avagy palacsinta metszésénél pedig egy hosszú, kanyargós szál jön létre, ahol még nagyobb az anyagsűrűség.

Zeldovics pontosan megadta a kritériumokat, amik az ilyen szerkezet kialakulásához kellenek. Nem szükséges a belső kölcsönhatások teljes hiánya, de egy kritikus értéknél gyengébbnek kell lennie.

Nem szabad elfelejteni, hogy e folyamat közben az Univerzum tágul. Ez a kialakuló háló tehát egyre nagyobb szemű lesz, miközben a szálak egyre vékonyodnak és sűrűsödnek. A szerkezet geometriáját egyrészt az Univerzum tágulásának forgatókönyve, másrészt a sötét anyag paraméterei (kezdeti sűrűsége, a részecskék tömege, a köztük fellépő kölcsönhatás erőssége, az energiaelvitel mechanizmusa) szabja meg.

Amikor a normál, barionos anyag plazmaállapotúból atomossá válik, a sötét anyagnak ez a szálas szerkezete már készen áll. Az atomos anyag erre "csapódik le", mint páracseppek a pókhálóra. Utána már ezeknek a szálaknak a belsejében fragmentálódik tovább, szakad galaxishalmazokra, galaxisokra, csillagokra.

Az Univerzum nagyléptékű szerkezetének feltérképezése valóban ilyen pókhálószerű filamentumokba rendeződött galaxishalmazokat talált. A SLOAN égboltfelmérés netre kitett anyagában szabadon kóborolhatunk az Univerzum milliárd fényéves méretű pókháló-szálai között.

Tudjuk, hogy ma mekkorák a háló szemei, és milyen a szálak belsejében a galaxisok eloszlása. Tudjuk, hogy kb 1 milliárd évvel a Nagy Bumm után már léteztek az első galaxisok. Tudjuk, hogy a sötét hálónak az atomok létrejöttekor, 380 ezer évvel a Bumm után már készen kellett állnia. Ezek az adatok keretfeltételeket adnak a fent leírt folyamatokat követő szimulációknak. Így tudjuk korlátok közé szorítani a sötét anyag részecskéinek még nem ismert tulajdonságait.

Az első jelöltek a neutrínók voltak (a hetvenes évek második felében). Az ő adataikat, kölcsönhatásaikat, tömegük lehetséges nagyságát viszonylag jól ismerjük - de ebből kiindulva nem lehetett rekonstruálni a pókháló hálószemeinek észlelt méretét. Ezért más, hasonló, gyengén kölcsönható, de tömeges részecskéket tételeznek fel (WIMP _ weakly interacting massive particle), amelyek a sötét anyag alkotórészei lehetnek.

Ma még több lehetséges modell van versenyben. Az egyik szerint a sötét anyag is strukturált, sokféle részecskéből áll, sokféle kölcsönhatással. Van egy legkönnyebb sötét részecske (a "sötét foton"), a gravitációs kondenzáció során ő viszi el a felesleges energiát. De ez a folyamat mégsem lehet a normál anyag csillaggá kondenzálódásának a tökéletes mása, hiszen akkor itt is gömbölyű objektumok keletkeznének. Teljesíteni kell Zeldovics kritériumait, ezért a "sötét foton" és a többi sötét részecske kölcsönhatása nem lehet akármilyen.

Egy másik modellben egyáltalán nincs kölcsönhatás a sötét részecskék között - a felesleges energiát a gravitációs hullámok viszik el. A gravitáció viszont túl gyenge, ez a folyamat nem zajlott volna le az atomos anyag létrejötte előtti pár százezer évben. Kivéve, ha nagyon korán kezdődik, amikor az anyag még elég sűrű, ezért a gravitációs hatások erősek voltak. Ezt viszont nehéz megmagyarázni, illetve mesterkélt feltevésekkel kell élni arra vonatkozóan, hogyan, mikor, miből és milyen mennyiségben keletkeztek a sötét anyag részecskéi.

Vannak olyan modellek, amelyekben a sötét és a normál részecskék kölcsönösen átalakulhatnak egymásba. Ezek a legrealisztikusabbak, abból a szemszögből, hogy a részecskefizika eddigi története azt tanítja: minden részecske átalakulhat bármely másikba (kellően sok lépésben, megfelelő idő alatt). Az ilyen modellek adnak reményt arra, hogy a földi gyorsítókban vagy egyszerű magfizikai folyamatokban keressük a sötét részecskék nyomát, valamint újabb kozmikus detektálási lehetőséget is ajánlanak: a távoli galaxisokból érkező fotonok útjuk során átalakulhatnak sötét fotonokká, avagy szóródhatnak a sötét anyagon stb.

Az a remény, hogy e földi és égi folyamatok alapos megfigyelése, valamint a mostanában kezdődő új, hiperprecíz égboltfelmérési projektek (amelyek az égi objektumok elhelyezkedésének és mozgásának pontos leírásával egyben a sötét anyag eloszlásának feltérképezését is megvalósítják) lehetővé teszik a szimulációk egyre pontosabb lefuttatását, ezzel a hozzájuk szükséges alapparaméterek pontosabb meghatározását. Ezek a paraméterek pedig nem mások, mint a sötét anyag részecskefajtáinak száma, az egyes részecskék tömege, egymással és a normál anyaggal való kölcsönhatásainak erőssége stb.

Így tehát - a rovat címével ellentétben - a sötét anyag igenis sűrűsödik, és e sűrűsödések pontos kimérése, elemzése és szimulációja vezethet majd el a sötét anyag természetének végleges feltárásához.

dgy

These users thanked the author dgy for the post (total 8):
rasta27nyemikaritAntaresRigelapiSanyi_Lacituloktulok
Rating: 88.89%
 
Avatar
dgy
 
Hozzászólások: 1737
Csatlakozott: 2014.03.12. 21:40
Tartózkodási hely: Budapest
Has thanked: 111 times
Been thanked: 832 times

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: Sanyi_Laci » 2016.11.21. 20:11

És mi van akkor, ha ez a fraktálszerű pókháló-struktúra már ott volt az infláció után azonnal? Mi van, ha már az infláció előtt is ott volt, ugyanilyen pókhálóban, csak sokkal-sokkal kisebb méretben, amit aztán az infláció csak felfújt jó nagyra?
Ennek dinamikailag létre kellett jönnie? Nem lehetett már ott valami kvantum-valószínűségi hullámok véletlenszerű erősítő-gyengítő interferenciájaként az infláció előtt is?

Valahogy úgy képzelem ezt, mint ahogy a minimális hatás elvét is származtatom magamnak (Feynman után szabadon) a valószínűségi hullámok erősítő és gyengítő interferenciájából. Ahol erősítik egymást a hullámok (azonos fázisban találkoznak), ott lesz valami: ott lesz a részecske. Ezért van egyáltalán klasszikusan részecske-pálya. Mert létezik olyan pálya, ahol a valószínűségi hullámok azonos fázisvan találkoznak (első rendben). Ahol pedig nem így találkoznak, ott szépen kioltják egymást, és ott nem lesz részecske.

Ez a pókháló-struktúra igen-igen kicsiben, a vákuumfluktuációban nem lehetett jelen, véletlenszerű interferenciaképként? Aztán az egész csak fel lett fújva, és kozmikus méretű lett ez a szálas szerkezet. Ahol pedig erősítették egymást a valószínűségi hullámok, ott csodák-csodája: lett anyag. Azaz a sötét anyag már eleve ilyen szálas szerkezetbe született bele.

Ez totál hülyeség?
Avatar
Sanyi_Laci
 
Hozzászólások: 2351
Csatlakozott: 2014.03.14. 00:24
Has thanked: 249 times
Been thanked: 434 times

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: dgy » 2016.11.21. 23:05

Azaz a sötét anyag már eleve ilyen szálas szerkezetbe született bele.

Ezt egy konkrét mérés cáfolja.

Van egy olyan részletes, 3D térkép a sötét anyag eloszlásáról, ami a háttérgalaxisok fényének eltérítése alapján született. Ezt úgy kell elképzelni, hogy egy adott irányban egy viszonylag keskeny térszögben elnéztek jó messzire (több milliárd fényévre), és letérképezték a sötét anyagot.
https://www.google.hu/search?q=1280px-COSMOS_3D_dark_matter_map.png&client=ubuntu&hs=DVd&channel=fs&tbm=isch&imgil=gVGjO8ftxaYhIM%253A%253BNqI_zasJvPUfkM%253Bhttp%25253A%25252F%25252Fwww.esa.int%25252FOur_Activities%25252FSpace_Science%25252FFirst_3D_map_of_the_Universe_s_dark_matter_scaffolding&source=iu&pf=m&fir=gVGjO8ftxaYhIM%253A%252CNqI_zasJvPUfkM%252C_&usg=__WNvCWf0TJ-1H3yz7W_xD3tMsQ2E%3D&biw=1600&bih=763&ved=0ahUKEwiNxNTr37rQAhVFhiwKHVh3CacQyjcIKA&ei=K2EzWM2CK8WMsgHY7qW4Cg#imgrc=gVGjO8ftxaYhIM%3A
A fénysebesség véges volta miatt a távolabbi résznek a korábbi állapotát látjuk. És az derült ki, hogy ott (és ezért: akkor) még nem volt olyan fejlett a szálas struktúra. Durvábbak, vastagabbak a pamacsok. Ahogy közeledünk a kép origójához, azaz a mai naphoz, úgy fimomodik, struktúrálódik a szerkezet. Közben persze tágul is veszettül.

Tehát az ábra tanulsága szerint a sötét anyag szálas eloszlásának durvaszerkezete már korán megvolt, de a finomabb szálszerkezet már a normál anyagból álló galaxisok kialakulásával párhuzamosan fejlődött. Azaz az egész finom háló nem lehetett készen már az infláció utáni korszakban, jóval később kellett kialakulnia, és tulajdonképpen máig sem fejeződött be a fraktálszerkezet teljes stabilizálódása.

Az infláció és a lecsatolódás között viszont elég sok idő és elég korszak ("kozmikus éra") eltelt, és még vita kérdése, hogy ezen belül pontosan hova lehet datálni a sötét anyag csomósodását.

Amúgy a sötét anyag csomósodására vonatkozó gravitációs modellek túlságosan jól adják vissza az észlelt szálszerkezet jellegét, feelingjét (és az ezt tükröző matematikai mérőszámokat, háromtest-korrelációs függvényeket stb), hogy ezt véletlennek lehessen tekinteni. Ma már lényegében mindenki elfogadja az előbb felvázolt forgatókönyvet: a sötét anyag saját dinamikája szerint, gravitációs alapon szálasan csomósodik, erre lecsapódik a barionos anyag, amely - megint a saját dinamikája szerint - gömbszerűen, clusterosan csomósodik a szálakon belül. A szimulációk és a megfigyelések jól egyeznek, ezért nem keresnek ehelyett más forgatókönyvet.

dgy

These users thanked the author dgy for the post (total 2):
rasta27Sanyi_Laci
Rating: 22.22%
 
Avatar
dgy
 
Hozzászólások: 1737
Csatlakozott: 2014.03.12. 21:40
Tartózkodási hely: Budapest
Has thanked: 111 times
Been thanked: 832 times

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: Luci » 2016.12.14. 20:21

Luci
 
Hozzászólások: 1
Csatlakozott: 2016.12.14. 20:10
Has thanked: 0 time
Been thanked: 0 time

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: Sanyi_Laci » 2016.12.14. 21:06

Luci írta:Új mérés, új elmélet?

Hát persze, Luca, minden mérésnél újraírjuk az EGÉSZ fizikát, nem tudtad? Ez így megy már az ókortól. Csak a Bibliát nem bántjuk, mert azt nehezebb lenne újraírni.

Ajánlom neked, hogy kicsit olvasgasd át legalább ezt a topikot. Legalább 2 hozzászólást olvass vissza.

dgy írta:Így tehát - a rovat címével ellentétben - a sötét anyag igenis sűrűsödik, és e sűrűsödések pontos kimérése, elemzése és szimulációja vezethet majd el a sötét anyag természetének végleges feltárásához.

Tehát mérünk és elemzünk és feltárunk. Ez a tudomány módszertana. Akiknek ez hosszú és fáradtságos, azok elolvashatják valamely vallás szent könyveiben a végső igazságot, azzal levághatnak néhány kanyart és időt spórolhatnak.

Nincs itt semmi szenzáció. Soha nincs. Csak az újságírás minden mérést úgy tálal, hogy "minden eddigi borul a fizikában", közben soha nem borul semmi. De a Való Világon letompított elmének egyre erősebb ingerekre van szüksége ahhoz, hogy aktiválódjon az a 2 neuronja ami maradt. Ezért ilyenek a címek, ezért ilyen szenzációhajhász a stílus. Közben szó sincs semmi ilyesmiről. Pontosítjuk az ismereteinket a világról az egyre pontosabb mérésekkel. Ha a sötét anyagot jobban fogjuk ismerni, sokkal pontosabb Univerzum-fejlődési modelleket fogunk készíteni. Így megy ez, mióta a teremtés 6000 évétől elindulva elkezdtük pontosítani az ismereteinket a világról, nincs ebben semmi meglepő, és hál istennek még nem is végeztünk vele.
Avatar
Sanyi_Laci
 
Hozzászólások: 2351
Csatlakozott: 2014.03.14. 00:24
Has thanked: 249 times
Been thanked: 434 times

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: Zsolt68 » 2017.05.21. 22:22

Ne nevessetek ki! A részecskékről mindenki úgy gondolja, hogy mikroszkóppal kell nézni őket, mert olyan kicsik.
Nem lehetséges, hogy az általunk ismerteknél nagyságrendekkel nagyobb tömegűek is létezhetnek?
Szerencsétlen esetben akár az egész univerzum tömege egyetlen hatalmas elemi részecskévé is alakulhatott volna az ősrobbanáskor...
Zsolt68
 
Hozzászólások: 769
Csatlakozott: 2017.05.21. 20:50
Tartózkodási hely: Budapest
Has thanked: 376 times
Been thanked: 16 times
Név: Zsolt68

Re: A sötét anyag nem csomósodik, de miért?

HozzászólásSzerző: G.Á » 2017.05.26. 15:22

A részecskékről mindenki úgy gondolja, hogy mikroszkóppal kell nézni őket, mert olyan kicsik.
Nem lehetséges, hogy az általunk ismerteknél nagyságrendekkel nagyobb tömegűek is létezhetnek?


A tömeg és a részecskék "mérete", vagyis hullámfüggvényük hozzávetőleges szélessége nincsen kapcsolatban egymással.
Egyébiránt természetesen elképzelhetőek lehetnek nagyobb tömegű részecskék is, de az eddigi kísérletek alapján nem valószínű hogy a közeljövőben találnánk.

Az egyik csoportosítási módja a részecskéknek az ún. család, vagy generáció, amelyből hármat ismerünk. Növekedő tömegekhez növekedő generáció-számot rendelünk az egyes tagokon belül.
A negyedik generáció keresése folyik, egyelőre nem sok sikerrel.
Elméleti szempontból a részecskefizika egyik nagy kérdése annak a tisztázása hogy miért (ha egyáltalán) csak három generációja van a részecskéknek.

https://en.wikipedia.org/wiki/Generatio ... le_physics)

These users thanked the author G.Á for the post:
Zsolt68
Rating: 11.11%
 
G.Á
 
Hozzászólások: 1092
Csatlakozott: 2016.12.25. 15:27
Has thanked: 57 times
Been thanked: 294 times

Előző

Vissza: De miért?

Ki van itt

Jelenlévő fórumozók: nincs regisztrált felhasználó valamint 0 vendég