A sötét anyag kísérteties halogói, amelyek olyan nehézek, mint a föld, és olyan nagyok, mint a Naprendszerünk, képezték az első struktúrákat az univerzumban, a Zürichi Egyetemi Tudósok új számításai szerint, amelyeket a természet ezen a héten publikáltak.
Saját galaxisunkban még mindig több ezer milliárd haló található, amelyek várhatóan néhány évente áthaladnak a Földön, és a gamma-sugarak fényes, kimutatható nyomát hagyják nyomán - állítják a tudósok. Napról napra számtalan véletlenszerű sötét anyag részecske esik le a Földre, és testünkön keresztül észlelés nélkül.
"Ezek a sötét anyaghalogók voltak a gravitációs" ragasztó ", amely vonzza a rendes anyagot, végül lehetővé téve a csillagok és galaxisok kialakulását" - mondta Ben Moore, a Zürichi Egyetem Elméleti Fizikai Intézetének professzora, a Nature jelentés társszerzője. . "Ezek a szerkezetek, az építőelemek, amelyeket ma látunk, korán kezdtek kialakulni, csak körülbelül 20 millió évvel a nagyroham után."
A sötét anyag az univerzum tömegének több mint 80% -át teszi ki, annak természete ismeretlen. Úgy tűnik, hogy lényegében különbözik az atomoktól, amelyek körülöttünk anyagot alkotnak. A sötét anyagot soha nem fedezték fel közvetlenül; jelenlétét a rendes anyagokra gyakorolt gravitációs hatása határozza meg.
A zürichi tudósok a sötét anyag vezető jelöltjére, egy neutrínónak nevezett elméleti részecskére alapozták a számításukat, amelyet úgy gondoltak, hogy a nagyrohamban létrejött. Eredményeik több hónapig tartó számkódoláshoz vezettek a ZBox-on - egy új szuperszámítógépen, amelyet a Zürichi Egyetemen terveztek és építettek Moore és Drs. Joachim Stadel és Juerg Diemand, a jelentés társszerzői.
"A nagy robbantás után 20 millió évvel az univerzum majdnem sima és homogén volt" - mondta Moore. Az anyageloszlás enyhe egyensúlyhiánya azonban lehetővé tette a gravitáció számára, hogy megteremtse a ma ismerős struktúrát. A nagyobb tömeg sűrűségű régiók több anyagot vonzottak, az alacsonyabb sűrűségű régiók pedig az anyagot veszítették el. A sötét anyag gravitációs kútot hoz létre az űrben, és a rendes anyag beáramlik belőle. A galaxisok és a csillagok kb. 500 millió évvel a nagy robbantás után kezdtek kialakulni, míg az univerzum 13,7 milliárd éves.
A 300 Athlon processzor hatalmát kihasználó zBox szuperszámítógép segítségével a csapat kiszámította, hogy a nagy robbantban létrejövő semlegesinok hogyan alakulnak az idő múlásával. A semleges ember már régóta kedvelt jelölt a „hideg sötét anyag” vonatkozásában, ami azt jelenti, hogy nem mozog gyorsan, és összeillesztve gravitációs kútot hozhat létre. A semleges filmet még nem fedezték fel. Ez egy javasolt „szuperszimmetrikus” részecske, egy olyan elmélet része, amely megkísérelheti orvosolni az elemi részecskék standard modellje következetlenségeit.
Az elmúlt két évtizedben a tudósok úgy gondolták, hogy a semleges növények hatalmas sötét anyag halokat képezhetnek és magukba foglalhatják a teljes galaxisokat. A zürichi csapat zBox szuperszámítógépének számításából kiderült, hogy három új és szembetűnő tény van: az első földtömegű halogén; ezeknek a struktúráknak rendkívül sűrű magjai vannak, amelyek lehetővé teszik, hogy kvadriljonok túléljék a galaxisunk korosztályát; ezek a „miniatűr” sötét anyag halogonok áthaladnak a gazda galaxisukon és kölcsönhatásba lépnek a rendes anyaggal, ha elhaladnak. Sőt, valószínű, hogy ezek a halogók megzavarhatják az Oort kometárfelhőt a Plútón túl, és törmeléket továbbíthatnak a Naprendszerünkön.
"Ezeknek a semleges halogéneknek a kimutatása nehéz, de lehetséges", mondta a csapat. A halók folyamatosan gamma-sugárzást bocsátanak ki, a fény legnagyobb energiájú formáját, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a semlegesinok összeesnek és önpusztulnak.
"Egy életben elhaladó halo (ha ilyen szerencsések lennénk) elég közel állna ahhoz, hogy könnyen megfigyelhessük a gamma-sugarak fényes nyomát" - mondta Diemand, a kaliforniai Santa Cruzi Egyetemen.
A legjobb eset a neutrínók kimutatására a galaktikus központokban, ahol a sötét anyag sűrűsége a legnagyobb, vagy ezen vándorló Föld tömegű semleges aminocsoportok központjában. A sűrűbb régiók nagyobb esélyt jelentenek a semleges vonalakkal történő ütközésekre és így a gamma sugarainak nagyobb mértékére. "Ezt továbbra is nehéz felismerni, például megpróbálni látni egy Plútóra helyezett gyertya fényét" - mondta Diemand.
A NASA GLAST missziója, amelyet 2007-ben terveznek elindítani, képes lesz érzékelni ezeket a jeleket, ha vannak. A földi gamma-sugár-megfigyelő intézetek, mint például a VERITAS vagy a MAGIC, szintén képesek lehetnek a gamma-sugarak detektálására semleges kölcsönhatásokból. Az elkövetkező néhány évben a svájci CERN nagyméretű hadron ütközője megerősíti vagy kizárja a szuperszimmetria fogalmait.
Képek és számítógépes animációk egy semleges halo-halról és az univerzum korai felépítéséről, számítógépes szimulációk alapján a következő weboldalon: http://www.nbody.net
Albert Einstein és Erwin Schrindinger volt a korábbi professzorok között, akik a Zürichi Egyetem Elméleti Fizikai Intézetében dolgoztak, és jelentősen hozzájárultak az univerzum eredetének megértéséhez és a kvantummechanikához. A 2005-ös év Einstein kvantumfizikával és relativitáselmélettel kapcsolatos legfigyelemreméltóbb munkájának századja. 1905-ben Einstein a Zürichi Egyetemen szerezte doktori fokozatát, és három tudományváltó cikket tett közzé.
Megjegyzés a szerkesztőknek: Joachim Stadel és Ben Moore által kifejlesztett innovatív szuperszámítógép egy 300 Athlon processzorból álló kocka, amelyet egy kétdimenziós nagysebességű hálózat összekapcsol a Dolphin / SCI-től, és egy szabadalmaztatott légáram-rendszerrel hűtik. További részletek a http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/ oldalon találhatók. Stadel, aki a projektet vezette, megjegyezte: „Ijesztő feladat volt egy világszínvonalú szuperszámítógép összeállítása több ezer komponensből, de amikor elkészült, a leggyorsabb volt Svájcban és a világ legnagyobb sűrűségű szuperszámítógépe. Az általunk használt párhuzamos szimulációs kód felosztja a számítást úgy, hogy a modell univerzum külön részeit elosztja a különböző processzorok között. ”
Eredeti forrás: Elméleti Fizikai Intézet? A Zürichi Egyetem sajtóközleménye
