Stærð alheimsins

Ég vil byrja árið og fyrstu greinina eftir (langt)  jólafrí á því að sýna ykkur myndband sem gefur góða hugmynd um stærð hins þekkta alheims okkar.

Ekki er annað hægt heldur en að setja hugan á fullan snúning fyrir árið 2010 og skella hugarfari 4 ára barns upp og byrja að spyrja: “hvað?”, “hvers vegna?”, “hvernig?”, “hvert?” og “afhverju?”.

Þetta er hugarfar sem allt of margir missa þegar komið er á fullorðinsár en er samt líklega eitt mikilvægasta hugarfar mannkynssögunnar.

Gleðilegt nýtt ár og vonandi eigum við eftir að njóta saman góðra frétta á komandi ári.
… skoða færslu »

Nokkrar línur um strengjakenninguna

Kenningalegur eðlisfræðingur við Harvard hefur rætt við vísindamenn við stóra sterkeindahraðalinn í Sviss um möguleikann á að þeir uppgötvi nýja ’stau’ eind, með líftíma uppá u.þ.b. eina mínútu sem gæti verið fyrsta staðfesta tilraunin með strengjakenningunni.

Strengjakenningin sem var sett fram seint á sjöunda áratugnum og snemma á þeim áttunda er tól kenningalegra eðlisfræðinga til að útskýra í einu líkani alla fjóra meginkrafta alheimsins: þyngdarafl, rafsegulafl, og þá tvo krafta sem verka inní frumeindakjarna, sterka kraftinn og veika kraftinn.

Án strengjakenningarinnar þá þurfa eðlisfræðingar tvær kenningar til að útskýra hvernig alheimurinn virkar. Afstæðiskenningin útskýrir þyngdarafl, meðan hinir þrír kraftarnir eru útskýrðir með staðallíkaninu. Þar að auki hefur verið mjög erfitt að útskýra þyngdaraflið miðað við skammtafræði, það er vandamál sem strengjakenningin hefur lausn á.

Hinsvegar er stórt vandamál með strengjakenninguna að hún hefur aldrei verið staðfest með tilraunum, en þar koma Cumrun Vafa og stóri sterkeindahraðallinn við sögu.

Nokkurra ára vinna með útskriftarnemendanum Jonathan Heckman og öðrum samstarfsfélögum hefur leitt til þess að Vafa hefur stungið uppá að eind með eiginleika sem strengjakenningin spáir til um geti verið numin vegna allrar þeirrar orku sem framleidd er við stóra sterkeindahraðalinn.

Stóri sterkeindahraðallinn er heimsins stærsti eindahraðall, staðsettur í 27 km löngum neðanjarðarhring sem liggur frá Sviss og undir landamærin að Frakklandi og til baka. Þegar hann er kominn í fulla virkni þá ætti hann að geta klesst saman geislum af róteindum með orku upp á 14 trilljón volt, það er sjöfalt meiri kraftur en í öflugasta eindahraðlinum í dag, Tevatron við Fermi rannsóknarstofuna í Illinois.

Eftir galla og bilanir á stóra sterkeindahraðlinum á seinasta ári, þá eru stjórnendur hraðalsins að reyna aftur í þessum mánuði. Seint í október þá voru vísindamenn við CERN (evrópsku samtökin fyrir kjarnarannsóknir) að fagna því að fyrstu eindirnar voru að fara af stað í hraðlinum síðan slökkt var á honum.

Stjórnendurnir búast við stigvaxandi aukningu í hraðlinum, fyrst með geislum sem ferðast hringinn, síðan lágkrafts árekstrum og síðan stigmagnandi aukningu á orku árekstranna.

Flestir eðlisfræðingar búast við að stóri sterkeindahraðallinn uppgötvi ‘Higgs’ eindina, sem er talin vera undirstaða massa allra þekktra einda. Ein stór ósvöruð spurning er hvað annað stóri sterkeindahraðallinn eigi eftir að uppgötva.
… skoða færslu »

Gleðilegan Carl Sagan dag

Carl Sagan var prófessor í stjörnufræði og geimvísindum og yfir rannsóknarstofunni fyrir pláneturannsóknir við Cornell háskóla. Hann starfaði sem ráðgjafi hjá NASA og spilaði stóra rullu í stofnun SETI (Search for Extraterrestial Intelligence). Hann vann Pulitzer verðlaunin fyrir ritstörf og var hvað þekktastur fyrir Cosmos seríuna sína sem var sýnd á PBS. Auk fjölda verðlauna, viðurkenninga og heiðursgráðna vegna framlags síns, þá er hann talinn vera árangursríkasta opinbera andlit stjörnufræði og geimvísinda út um allan heim. Sagan dó í desember árið 1996.

Í dag 7. Nóvember er fyrsti árlegi Carl Sagan dagurinn og í tilefni af því sýnum við tvö youtube myndbönd með honum. Einnig hvetjum við alla til að horfa á Cosmos seríuna sem hefur elst einstaklega vel, sem og lesa bækurnar hans.
… skoða færslu »

“Alheimur úr Engu” – Lawrence Krauss

Lawrence M. Krauss er prófessor í eðlisfræði við Arizona State University og veltir mikið fyrir sér uppbyggingu alheimsinns. Hann er einn af stofnendum School of Earth and Space Exploration og starfar hann einnig þar sem prófessor. Hann hefur líka skrifað nokkrar bækur þar á meðal The Physics of Star Trek.

Í myndbandinu hér á eftir talar Krauss um núverandi ástand alheimsins, hvernig hann mun enda og hvernig hann hefði getað orðið til úr engu. Hann tekur á eðlis- og heimsfræði á mjög skemmtilegan hátt og aldrei langt í grínið.

Sá sem kynnir myndbandið heitir Richard Dawkins og er líffræðingur með áherslu á þróun lífs á jörðinni.

Njótið vel.

Hubble regindjúpmyndin í 3D [Myndband]

Árið 2003 fangaði Hubble geimsjónaukinn mynd sem nær lengra út í geiminn en nokkur önnur mynd. Á þessari mynd eru um það bil 10,000 stjörnuþokur, sumar um það bil 13 milljarða ára gamlar, allar fangaðar úr smá bletti af himninum sem er engu stærri en sandkorn í seilingarfjarlægð. Þetta myndband sýnir okkur hvernig þessi mynd lítur út í þrívídd. Svo sannarlega auðmýkjandi.

Fylla eindir sem eru stærri en vetrarbrautir alheiminn?

Fiseindir, sem eru hinar elstu eindir innan atóma gætu innihaldið svæði sem er stærri en vetrarbrautir samkvæmt nýjum hermilíkönum.

Fiseindir eins og við þekkjum þær í dag verða til við kjarnahvörf eða sundrun geislavirkra efna.

Samkvæmt skammtafræðinni þá er „stærð“ eindar á borð við fiseindina skilgreind sem ónákvæmt svið af mögulegum staðsetningum. Við getum aðeins greint þessar eindir þegar þær verka á eitthvað eins og t.d. atóm, sem fellir þetta svið niður í einn punkt í tíma og rúmi.

Fyrir fiseindir sem hafa nýlega orðið til er þetta svið, virkilega lítið.

En á 13,7 milljarða ára líftíma alheimsins, hafa fornar fiseindir teygst út með útþenslu alheimsins, sem stækkar sviðið þar sem hver fiseind getur verið til í.

„Við erum að tala um hugsanlega 10 milljarða ljósára“ fyrir hverja fiseind segir meðhöfundur skýrslunnar, George Fuller við háskólann í Kaliforníu, San Diego.

„Það jafnast nánast á við stærð hins sjáanlega alheims.“

Fiseindir hafa enga hleðslu, og massi þeirra er svo lítill að hann hefur ekki enn verið almennilega mældur.

Þetta þýðir að fiseindir, sem ferðast um nálægt hraða ljósins, geta farið í gegnum venjulegt efni að mestu ótruflað.

Flestar fiseindir sem hafa áhrif á jörðinni koma frá sólinni. Milljarðar sólar fiseinda fara í gegnum hinn hefðbundna mannslíkama á hverri sekúndu.

Meðan þeir voru að reyna að reikna út massa fiseinda komust Fuller og nemandi hans Chad Kishimoto að því, að með útþenslu alheimsins, hafði efni tíma-rúmsins verið að toga í fornar fiseindir og teygja svið þeirra yfir stór svæði.

Þetta stór svið geta haldist ósnert, þar sem fiseindir fara í gegnum mest allt efnið í alheiminum.

Aftur á móti er spurning hvort að þyngdarafl – t.d. frá heilli vetrarbraut – geti togað risa-fiseind niður í eina staðsetningu.

„Skammtafræðinni var ætlað að lýsa smæstu hlutum alheimsins, en hérna erum við að tala um hvernig hún virkar á stærsta skala alheimsins“ sagði Kishimoto.

„Við erum að tala um eðlisfræði sem ekki hefur verið könnuð áður“

Samkvæmt eðlisfræðingnum Adrian Lee við háskólann í Kaliforníu, Berkeley, sem ekki var hluti af rannsóknarteyminu, þá er “þyngdaraflið virkileg útmörk þessa dagana sem við skiljum ekki að fullu“

„Þessar fiseindir gætu verið lykillinn að einhverju dýpra í skilningi okkar á þyngdaraflinu“

Elta þyngdaraflið?

En svör við álíka spurningum liggja að lokum í því að greina þessar risa-fiseindir.

Þó þær ættu að vera virkilega algengar í alheiminum, þá hafa þessar fornu fiseindir aðeins 1/10 milljarðasta af orku fiseindanna sem koma frá sólinni.

„Þetta gerir það að verkum að næstum ómögulegt er að mæla beint fornar fiseindir, að minnsta kosti með einhverju sem hægt væri að smíða á jörðinni“ sagði meðhöfundurinn Fuller.

Engu að síður er staðreyndin að tilvist svo margra fornra fiseinda ættu samanlagt að hafa talsvert þyngdarafl – „nóg til að vera mikilvægt fyrir það hvernig alheimurinn sem heild hegðar sér“ bætti Fuller við.

Hulduefni, til dæmis, hefur aldrei verið mælt beint. En stjarneðlisfræðingar hafa fundið sannanir fyrir því að hulduefni sé til vegna áhrifa þess á vetrarbrautir í árekstri.

„Þannig að með þvi að líta á vöxt hluta í alheiminum“ sagði Fuller, „Þá gætirðu greint fornar fiseindir óbeint vegna þyngdarafls þeirra.“