Zürichin yliopiston tutkijoiden uusien laskelmien mukaan tämän viikon Nature-lehdessä julkaistujen uusien laskelmien mukaan pimeän aineen kummitetut halogeenit, jotka olivat yhtä raskas kuin maa ja yhtä suuret kuin aurinkokuntamme, olivat maailman ensimmäisiä rakenteita.
Omassa galaksissamme on yhä nelijardeja näitä haloja, joista yhden odotetaan läpäisevän Maata muutaman tuhannen vuoden välein, jättäen sen seurauksena kirkkaan, havaittavan gammasäteiden jäljen, tutkijat sanovat. Päivittäin lukemattomia satunnaisia tumman aineen hiukkasia sataa maan päälle ja vartaloidemme läpi huomaamatta.
"Nämä tumman aineen halogeenit olivat painovoimaista" liimaa ", joka houkutteli tavallista ainetta, mahdollistaen lopulta tähteiden ja galaksien muodostumisen", sanoi prof. Ben Moore Zürichin yliopiston teoreettisen fysiikan instituutista, Nature-raportin yhteiskirjoittaja. . "Nämä rakenteet, kaikkien nykypäivän rakennuspalikoiden joukot, alkoivat muodostua varhaisessa vaiheessa, vain noin 20 miljoonaa vuotta ison iskun jälkeen."
Tumma aine käsittää yli 80 prosenttia maailmankaikkeuden massasta, mutta sen luonnetta ei tunneta. Se näyttää olevan luontaisesti erilainen kuin atomit, jotka muodostavat kaiken ympärillämme olevan asian. Tummaa ainetta ei ole koskaan havaittu suoraan; sen läsnäolo johdetaan sen gravitaation vaikutuksesta tavalliseen aineeseen.
Zürichin tutkijat perustivat laskelmansa johtavalle tumman aineen ehdokkaalle, teoreettiselle hiukkaselle, jota kutsutaan neutraaliksi, jonka ajateltiin olevan luotu isoon paukkuun. Niiden tulokset vaativat useita kuukausia numeroiden murskaamista Zooxissa, uudessa supertietokoneessa, jonka Moore ja Drs suunnitteli ja rakensivat Zürichin yliopistossa. Joachim Stadel ja Juerg Diemand, raportin yhteiskirjailijat.
"20 miljoonaan vuoteen suuren iskun jälkeen, maailmankaikkeus oli melkein sileä ja homogeeninen", Moore sanoi. Mutta pieni epätasapaino aineen jakautumisessa antoi gravitaatiolle luoda tutun rakenteen, jonka näemme tänään. Alueet, joilla on suurempi massatiheys, houkuttelivat enemmän ainetta ja matalamman tiheyden alueet menettivät ainetta. Tumma aine luo painovoimakaivoja avaruuteen ja tavallinen aine virtaa niihin. Galaksit ja tähdet alkoivat muodostua seurauksena noin 500 miljoonaa vuotta ison iskun jälkeen, kun taas maailmankaikkeus on 13,7 miljardia vuotta vanha.
Käyttämällä zBox-supertietokonetta, joka valjasti 300 Athlon-prosessorin tehoa, joukkue laski, kuinka isossa bangissa syntyneet neutinosinit kehittyvät ajan myötä. Neutriino on jo pitkään ollut suosittu ehdokas ”kylmälle pimeälle aineelle”, mikä tarkoittaa, että se ei liiku nopeasti ja voi tarttua yhteen luodakseen painovoimakaivon. Neutriinoa ei ole vielä havaittu. Tämä on ehdotettu ”supersymmetrinen” hiukkanen, osa teoriaa, joka yrittää korjata epäjohdonmukaisuudet alkuainehiukkasten standardimallissa.
Kahden viime vuosikymmenen aikana tutkijat ovat uskoneet, että neutinosinot voisivat muodostaa massiivisia tumman aineen halogeeneja ja peittää tänään kokonaiset galaksit. Zürich-joukkueen zBox-supertietokonelaskelmista on käynyt ilmi kolme uutta ja selkeää tosiasiaa: Maapallon halogeenit muodostuivat ensin; näillä rakenteilla on erittäin tiheät ytimet, jotka antavat mahdollisuuden kvadriljoonien selviytymiseen galakseissamme; myös nämä ”pienet” tumman aineen halogeenit liikkuvat isäntägalaksejensa läpi ja ovat vuorovaikutuksessa tavallisen aineen kanssa ohi. On jopa mahdollista, että nämä halogeenit saattavat häiritä Oort-komeettain pilveä kaukana Pluton ulkopuolella ja lähettää roskia aurinkokunnan kautta.
"Näiden neutrinohalogeenien havaitseminen on vaikeaa, mutta mahdollista", joukkue sanoi. Halot emittoivat jatkuvasti gammasäteitä, korkeimman energian muotoista valoa, jotka muodostuvat, kun neutraalit törmäävät ja itsensä tuhoutuvat.
"Elämämme ohimenevä halo (jos olisimme niin onnekkaita), olisi tarpeeksi lähellä, jotta voimme helposti nähdä kirkkaan gammasäteiden jäljen", sanoi Diemand, joka on nyt Kalifornian yliopistossa Santa Cruzissa.
Paras mahdollisuus havaita neutinosinoja on kuitenkin galaktisissa keskuksissa, joissa tumman aineen tiheys on suurin, tai näiden vaelluvien maapallon massa-neutraalinogeenien keskuksissa. Tiheämmät alueet tarjoavat suuremman mahdollisuuden neutrino-törmäyksistä ja siten enemmän gammasäteitä. "Tätä olisi silti vaikea havaita, kuten yrittäessään nähdä yhden Plutolle sijoitetun kynttilän valo", Diemand sanoi.
NASA: n GLAST-operaatio, joka on tarkoitus käynnistää vuonna 2007, pystyy havaitsemaan nämä signaalit, jos niitä on. Maassa sijaitsevat gammasäteilyn seurantakeskukset, kuten VERITAS tai MAGIC, saattavat myös pystyä havaitsemaan gammasäteitä neutino-vuorovaikutuksista. Seuraavien vuosien aikana Sveitsin CERN: n suuri Hadron-kolari vahvistaa tai sulkee pois supersymmetrian käsitteet.
Kuvia ja tietokoneanimaatioita neutrino-halogeenista ja varhaisesta rakenteesta maailmankaikkeudessa tietokoneimulaatioiden perusteella on saatavana osoitteessa http://www.nbody.net
Albert Einstein ja Erwin Schrindinger olivat aikaisempia Zürichin yliopiston teoreettisen fysiikan instituutissa työskenteleviä professoreita, jotka auttoivat merkittävästi ymmärtämään maailmankaikkeuden alkuperää ja kvanttimekaniikkaa. Vuosi 2005 on Einsteinin merkittävimmän kvantfysiikan ja suhteellisuusteorian tutkimuksen 100-vuotias. Vuonna 1905 Einstein sai tohtorin tutkinnon Zürichin yliopistosta ja julkaisi kolme tiedettä muuttavaa artikkelia.
Huomautus toimittajille: Joachim Stadelin ja Ben Mooren suunnittelema innovatiivinen supertietokone on 300 Athlon-prosessorin kuutio, joka on liitetty Dolphin / SCI: n kaksiulotteiseen nopeaan verkkoon ja jota jäähdytetään patentoidun ilmavirtausjärjestelmän avulla. Katso lisätietoja kohdasta http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/. Hankkeen vetäjä Stadel totesi: ”Se oli pelottava tehtävä koota maailmanluokan supertietokone tuhansista komponenteista, mutta valmistuttuaan se oli nopein Sveitsissä ja maailman tiiviimmän supertietokonen. Käytetty rinnakkaisimulaatiokoodi jakaa laskennan jakamalla malliuniversumin erilliset osat eri prosessoreille. "
Alkuperäinen lähde: Teoreettisen fysiikan instituutti? Zürichin yliopiston lehdistötiedote
