Zürichi ülikooli teadlaste uute arvutuste kohaselt, mis avaldati selle nädala väljaandes Loodus, olid esimestena universumis moodustunud tumeda aine kummituslikud halogeenid, mis olid nii rasked kui maa ja nii suured kui meie päikesesüsteem.
Meie enda galaktikas on endiselt kvadriljoneid neid halosid, millest üks peaks Maa kaudu minema iga paari tuhande aasta tagant, jättes selle pärast ereda, gammakiirte jälje, väidavad teadlased. Päevast päeva satub Maa peale ja meie kehade kaudu märkamatult lugematu arv juhuslikke tumeda aine osakesi.
"Need tumeda aine halogeenid olid gravitatsiooniline" liim ", mis meelitas tavalist ainet, võimaldades lõpuks tähtedel ja galaktikatel moodustuda," ütles prof Ben Moore Zürichi ülikooli teoreetilise füüsika instituudist, looduseraporti kaasautor. . "Need struktuurid, kõigi tänapäeval nähtavate ehitusplokid, hakkasid moodustuma varakult, alles umbes 20 miljonit aastat pärast suurt pauku."
Tume aine moodustab üle 80 protsendi universumi massist, kuid selle olemus pole teada. Tundub, et see erineb olemuselt aatomitest, mis moodustavad meid ümbritsevad ained. Tumedat ainet pole kunagi otseselt tuvastatud; selle olemasolu tuleneb gravitatsioonilisest mõjust tavalisele ainele.
Zürichi teadlased tuginesid arvutustes tumeaine juhtivale kandidaadile, teoreetilisele osakesele, mida nimetatakse neutinooliks, mis arvatakse olevat loodud suure paugu sisse. Nende tulemused hõlmasid mitu kuud numbrite krigistamist Moore'i ja Drsi poolt Zürichi ülikoolis projekteeritud ja ehitatud uues superarvutis zBox. Joachim Stadel ja Juerg Diemand, raporti kaasautorid.
"Kuni 20 miljonit aastat pärast suurt pauku oli universum peaaegu sile ja ühtlane?" Ütles Moore. Kuid väike jaotus mateeria jaotuses võimaldas gravitatsioonil luua tuttava struktuuri, mida me täna näeme. Suurema tihedusega piirkonnad meelitasid rohkem ainet ja väiksema tihedusega piirkonnad kaotasid aine. Tume mateeria loob ruumis gravitatsioonilised kaevud ja neisse voolab tavaline aine. Galaktikad ja tähed hakkasid moodustuma umbes 500 miljonit aastat pärast suurt pauku, samal ajal kui universum on 13,7 miljardit aastat vana.
Kasutades zBoxi superarvutit, mis kasutas 300 Athloni protsessori võimsust, arvutas meeskond välja, kuidas suure paugu käigus tekkinud neutinoonid aja jooksul arenevad. Neutronino on pikka aega olnud „külma tumeda aine” soositud kandidaat, mis tähendab, et see ei liigu kiiresti ja võib kokku kukkuda, et luua gravitatsiooniline kaev. Neutronot pole veel tuvastatud. See on väljapakutud “supersümmeetriline” osake, osa teooriast, mis üritab parandada ebakõlasid elementaarosakeste standardses mudelis.
Viimase kahe aastakümne jooksul on teadlased uskunud, et neutinoosid võivad moodustada massiivseid tumeda aine halogeene ja ümbritseda terveid galaktikaid. Zürichi meeskonna zBoxi superarvuti arvutustes on välja toodud kolm uut ja silmatorkavat fakti: kõigepealt moodustuvad maakera mass halogeenid; nendel struktuuridel on äärmiselt tihedad tuumad, mis võimaldavad kvadriljonidel meie galaktikas läbi aegade üle elada; ka need “miniatuursed” tumeaine halogeenid liiguvad läbi nende peremehe galaktikate ja interakteeruvad möödudes tavalise mateeriaga. On isegi võimalik, et need halogeenid võivad Oorti komeedipilve Pluutost kaugemal häirida ja saata meie päikesesüsteemi kaudu prahti.
"Neutralinohalogeenide tuvastamine on keeruline, kuid võimalik," ütles meeskond. Haloosid kiirgavad pidevalt gammakiiri, mis on valguse kõrgeim energiavorm, mis tekivad, kui neutriinod põrkuvad ja ise hävivad.
"Mööduv halo meie elu jooksul (kui meil peaks nii palju õnne olema) oleks meile piisavalt lähedal, et näha hõlpsalt gammakiirte eredat jälge," ütles Diemand, kes praegu asub Californias Santa Cruzi ülikoolis.
Parim võimalus neutriinode tuvastamiseks on galaktilistes keskustes, kus tumeda aine tihedus on kõige suurem, või nende rändavate Maakera massmas esinevate neutino-halogeenide keskpunktides. Tihedamad piirkonnad pakuvad suuremat võimalust neutrino kokkupõrgeteks ja seega rohkem gammakiiri. "Seda oleks endiselt keeruline tuvastada, näiteks proovida näha Pluutole asetatud üksiku küünla valgust," ütles Diemand.
NASA missioon GLAST, mis plaanitakse käivitada 2007. aastal, on võimeline neid signaale tuvastama, kui need on olemas. Maapealsed gammakiirguse vaatluskeskused, näiteks VERITAS või MAGIC, võivad samuti olla võimelised tuvastama gammakiiri neutraliteerivatest interaktsioonidest. Järgmise paari aasta jooksul kinnitab Šveitsi CERNis asuv suur hadronite põrkumine või välistab supersümmeetria kontseptsioonid.
Neutino-halo-halo ja varajase struktuuri pildid ja arvutianimatsioonid, mis põhinevad arvutisimulatsioonidel, on saadaval aadressil http://www.nbody.net
Albert Einstein ja Erwin Schrindinger olid Zürichi ülikooli teoreetilise füüsika instituudis töötanud varasemate professorite hulgas, kes andsid olulise panuse meie arusaamale universumi päritolust ja kvantmehaanikast. 2005. aasta on Einsteini kõige tähelepanuväärsema töö kvantfüüsikas ja relatiivsusteaduses 100. aastapäev. Aastal 1905 teenis Einstein doktorikraadi Zürichi ülikoolist ja avaldas kolm teadust muutvat ettekannet.
Märkus toimetajatele: Joachim Stadeli ja Ben Moore disainitud uuenduslik superarvuti on 300 Athloni protsessorist koosnev kuup, mis on omavahel ühendatud Dolphini / SCI kahemõõtmelise kiire võrguga ja jahutatud patenteeritud õhuvoolusüsteemiga. Lisateavet leiate aadressilt http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/. Projekti juhtinud Stadel märkis: „See oli tuhandetest komponentidest koosneva maailmatasemel superarvuti kokkupanemine hirmutav ülesanne, kuid kui see valmis sai, oli see kiireim Šveitsis ja maailma tihedusega üliarvuti. Kasutatav paralleelne simulatsioonikood jagab arvutused jaotades mudeli universumi eraldi osad erinevatele protsessoritele. ”
Algne allikas: Teoreetilise Füüsika Instituut? Zürichi ülikooli pressiteade
