Categories
Stiinta

Tot ce trebuie să știi despre materia întunecată într-un film scurt


De ceva decenii bune se încearcă detectarea particulei de materie întunecată. Din calcule șo observații reiese că acea particulă este prezentă peste tot în jurul nostru, dar ca interacționează extrem de greu cu celelalte particule.

I se zice materie întuncată pentru că nu se știe din ce este constitutită și pentru ca nu interacționează prin electromagnetism, forța nucleară tare sau forța nucleară slabă, ci doar prin intermediul gravitatiei. Colecții mari de materie întunecată pot fi identificate tocmai prin curbura spațiului ce o creează în zonele în care sunt localizate.

Se consideră că galaxia noastră este într-un nor de materie întunecată și că cea mai mare parte a acestei materii întunecate este grupată în centrul galaxiei. Simulările pe computer arată că dacă materia întunecată se grupează în interiorul Soarelui, atunci ar trebui să genereze neutrini care să fie detectați pe planeta noastră.

Tocmai de aceea există o serie de detectoare de neutrini care să verifice fașcicolele venite din direcția Soarelui. Deși nu știm exact ce este aceată materie întunecată, aceste particule care interacționează foarte slab trebuie să aibă câteva caracteristi foarte bine determinate pentru a exista.

Din ipoteze legate de comportamentul materiei întunecate rezultă că:
– materia întunecată nu este barionică, adică formată din neutroni sau protoni
– particulele de materie întunecată ar trebui să fie masive (masă mare, dimensiuni foarte mici)
CERN ar putea crea asemenea particule de materie întunecața și le-ar putea detecta prin lipsa unor energii din calculul final al ciocnirilor de la LHC
– este posibil să fie chiar neutrini
– în viața Sistemului Solar influența materiei întunecate este chiar mică

Categories
Stiinta

Despre materia întunecată cu Andrew Pontzen


Andrew Pontzen, este cercetător și profesor de fizică la University College London. El a ținut o prelegere despre materia întunecată în care a prezentat câteva detalii generale și ipotezele pe care se bazează cercetătorii azi.

Se știe că materia întunecată are un efect mic la scară planetară și că soarele ar putea prinde o parte dintre particulele de materie întunecată cu ajutorul gravitației sale. Dar nu se știe despre ce fel de particule este vorba, mai exact.

Diferitele calcule arată că ar trebui să fie particule care ocupă spațiu foarte mic, dar ar trebui să aibă masă destul de mare.

S-a ajuns la ideea de materie întunecată când astronomii au observat că materia care se vede în telescoape este doar o cincime din totalul necesar pentru a demostra rotația galaxiilor.

În mod normal, dacă este să ne luăm după materia ce se vede prin telescoape, stelele din galaxii ar trebui să se rotească tot mai încet pe măsură ce te îndepărtezi de centrul galaxiei. Așa cum se întâmplă în Sistemul Solar cu planetele.

În schimb, stelele de la marginea galaxiei se rotesc în jurul galaxiei cu aceeași viteză unghiulară, adică dacă ai trece o dreaptă prin centrul galaxiei și apoi printr-o stea de aproape de centru și una de la margine, te-ai aștepta ca steaua de la margine să rămână în urmă, dar nu este așa.

Singura explicație plauzibilă este prezența unei materii care nu se vede, dar care generează suficient de multă gravitație încât să rotească toate stelele ca punctele de pe un CD în jurul centrului. Așa a apărut denumirea de materie întunecată.

Calculele arată că, într-un volum de 1000 de metri cubi ar putea fi 1 milion de asemenea particule care circulă cu sute de kilometri pe secundă. În acest moment acele particule trec prin noi și prin planeta naostră și se duc tot mai departe. Dat fiind că viteza de evadare a Terrei este de 5 km/s, îți dai seama că acele particule trec simplu de noi. Nu s-au găsit încă metode de detecție directă a materiei întunecate, dar se știe că aceasta există.

În secțiunea de Întrebări și Răspunsuri Andrew Pontzen răspunde unor întrebări interesante:

Iată întrebările și răspunsurile:
1. De ce nu ajustăm legea gravitației ca să ia în calcul efectele la nivel de galaxie?

S-a încercat această metodă și cercetătorii au decis că varianta cea mai bună este descoperirea unei particule noi. Ajustările care trebuiau făcute la legea gravitației nu au meritat efortul.

2. Există materie întunecată care orbitează planeta noastră?

Dat fiind că zboară la peste 100 km/s materia întunecată poate orbita numai corpuri mari pe cum este Soarele sau centrele unor galaxii.

3. Cât de multă materie întunecată intră într-o gaură neagră?

Dat fiind că găurile negre ocupă destul de puțin spațiu într-o galaxie, cea mai mare parte a materiei întunecate trece pe lângă acele găuri negre.

4. Care este diferența dintre materia întunecată și energie întunecată?

Materia întunecată este compusă din particule, iar energia întunecată are semnele unei anumite forme de energie. Dacă ai o anumită cantitate de energie întunecată într-o cutie și apoi dublezi volumul cutiei respective, atunci materia întunecată se dublează și ea.

Doar așa se poate explica expansiunea accelerată a Universului.

5. De ce nu sunt neutrino parte a materiei întunecate?

Noi am reușit să detectăm neutrino și nu are comportamentul prezis de modelele ce prevăd existența materiei întunecate.

6. Cum de materia întunecată poate trece prin întreaga planetă?

Dat fiind că este foarte mică, o particulă de materie întunecată poate trece liniștit printre atomi.

7. Care este diferența dintre antimaterie și materia întunecată?

Antimateria este oglina materiei și noi am putut crea așa ceva în laboratoare. Materia întunecată este o particulă cu totul și cu totul nouă, diferită.

8. Despre ce energii ar fi vorba în aceste particule de materie întunecată?

Dacă este să ne luăm după teoria stringurilor, materia întunecată ar trebui să aibă energii de aproximativ 100 GeV sau de cel puțin 200 de ori masa de repaus a electronilor (0.5 MeV).

9. Dacă nu interacționează cu forțele electromagnetice, este obligată materia întunecată să respecte legile fizicii?

Da, materia întunecată este materie și, chiar dacă are particularitățile sale, ea trebuie să respecte legile fizicii.

Categories
Stiinta

Cum pot vedea astronomii din ce sunt compuse stelele sau nebuloasele?


Astronomii au un ajutor enorm când vine vorba de a strânge o mulțime de informații despre stele: lumina. Lumina provenită de la stele are anumite linii lipsă în spectrul ei, astfel că acele linii, numite și linii de absorbție, pot fi dovada prezenței unui anumit element chimic.

Fiecare element chimic are o semnătură proprie, proriul spectru de emisie sau de absorbție, astfel că astronomii antrenați îți pot spune pe loc din ce sunt compuse stelele numai uitându-se la spectrele de emisie.

Așa cum vezi și în filmul de mai sus, atunci când între o sursă de lumină și observator pui un gaz, acel gaz va absorbi doar lumina de anumite lungimi de undă iar restul vor trece prin gaz neperturbate. Fiecare gas astfel verificat va prezenta o semnătură unică, un număr fix de linii de absorbție.

Scriind articole noi pentru TehGeekTive am descoperit un loc special pentru pasionații de chimie, matematică, fizică, astronomie: iLectureOnline.com. Site-ul îi aparține lui Michel van Biezen, cercetător din SUA care are o mare dragoste de a-i învăța pe cei din jur toate așa cum trebuie.

Neapărat să urmărești și seria despre sunet: playlist și primul video.

Revenind la spectrele noastre, ia să aflăm cum se calculează spectrul de emisie pentru Heliu. Fun fact: abia după ce au văzut spectrul respectiv în Soare au numit elementul heliu, de la helios, soare.

Aflăm și de ce nebuloasele au un anumit spectru de emisie deși nu sunt fierbinți:

Categories
Stiinta

Bancuri din lumea științei cu Stephen Hawking

Cei de la Discovery Channel au publicat un articol cu 10 bancuri din lumea științei cu Stephen Hawking. Cine a zis că știința este plictisitoare? Pentru cei ce știu câte ceva bancurile vor fi cât se poate de amuzante.

Un lucru trebuie completat, totuși: bancurile au savoare numai dacă știi limba engleză binișor. Aici voi publica numaiasemenea bancuri iar restul le vei vedea pe site-ul Discovery.

În filmul de mai sus:
Q: What does a subatomic duck say?
A: Quark!

Al doilea banc:

Q: What did Mars say to Saturn?
A: Give me a ring sometimes!

Și al treilea:

Two atoms were walking across the road. First one said:
– Oh, no, I think I’ve lost an electron.
– Are you sure?
– I’m positive!

Și ultimul:

Q: Why does a noble gas always cry?
A: Because all his friends… argon!

Vezi restul pe site-ul Discovery.

Știi alte asemenea bancuri din lumea științei?

Via Grupul Stiinta pe Facebook.

Categories
Stiinta

Cum găsești și clasifici exoplanetele?


Exoplanetele sunt planete care orbitează alte stele și sunt chiar foarte multe. Numai în zona Alpha Centauri, la un parsec distanță, sunt trei asemenea exoplanete. NASA a prezentat, pe Youtube, cel mai concis și mai explicativ film despre găsirea și clasificarea exoplanetelor din câte am putut vedea în ultimii ani. În numai trei minute înțelegi cum pot ști astronoii ce fel de planetete sunt dincolo de Sistemul Solar și din ce sunt compuse.

Cum sunt detectate exoplanetele?

La trecerea unei planete prin fața stelei intensitatea luminii ce vine de la stea scade iar instrumentele astronomilor pot detecta schimbarea de intensitate. În acest fel astronomii pot ști că o stea oarecare are și plantele în jurul ei. Nici nu se putea descperi o metodă mai simplă de găsire a exoplanetelor.

Cum afli mărimea și compoziția unei exoplanete?

Mărimea, masa, compoziția, tipul planetei și al atmosferei acestea pot fi aflate prin câteva metode simple:
mărimea (volumul): atunci când exoplaneta trece prin dreptul stelei intensitatea luminii ce vine de la stea scade cu un anumit procent. Cu cât acel procent este mai mare, cu atât planeta este mai mare. După multe observații astronomii au deja tabele cu dimensiuni ale planeteleor în funcție de cât de multă lumină blochează de la steaua-mamă.
masa: dat fiind că planetele sunt în câmpul gravitațional al setelelor, acestea atrag stelele cu o anumită forță iar stelele au o modificare de traiectorie. Tot în baza unor calcule și tabele astronomii știu cum să determine masa exoplanetelor.
tipul: după ce află densitatea planetelei (masă/mărime) ei își pot da seama dacă planeta este una similară Pământului (densitate de 5.5 g/cm^3) sau de tipul gigantelor gazoase (0.5 g/cm^3).
tipul atmosferei: planetele rețin lumina de anumite frecvențe în atmosfera lor iar restul este reflectată. Verificând ce fel de lumină a fost absorbită de atmosferă se poate determina ce fel de gaze sunt în acea atmosferă. De exemplu, atmosfera noastră absoarbe mult radiația infraroșie și UV. Un observator de la distanță va putea ști că avem, probabil, dioxid de carbon, azot și oxigen în atmosferă pe baza radiației absorbite.
mărimea atmosferei: când planeta trece prin fața stelei astronomii folosesc detectoare de lumină care verifică lumina pe mai multe lungimi de undă. În felul acesta ei pot vedea cât este de mare un anumit strat al atmosferei prin câtă radiație electromagnetică de o anumită undă este reflectată pe acea porțiune. În plus se studiază cât de mult scade intensitatea luminii venită de la acea stea, când te uiți prin intrumentul ce vedea o anumită lungime de undă.

Interesant mod de a găsi și de a clasifica exoplanetele, nu? În viitor vom putea vedea chiar și ce culoare și forme sunt pe exoplanete (continente, apă) prin verificarea luminii polarizate ce vine de la ele. Genial.

Categories
Stiinta

Cum să prăjești o cometă? Bonus: drumul ISON prin Sistemul Solar


NASA a creat un film educativ scurt, dar suficient de curpinzător încât să înțelegem cum își formează cometele cozile și cum se pot afla detalii despre compoziția lor numai prin urmele pe care le lasă în spațiul cosmic.

Filmul a fost făcut în contextul în care cometa ISON se va apropia cel mai mult fată de Soare în data de 28 noiembrie, chiar cu o zi înainte de Black Friday.

Pe măsură ce se apropie de Soare cometele își pierd o parte din masă, pentru că gheața de la suprafața ei sublimează, adică trece din stare solidă direct în stare gazoasă. După ce o parte din gheața de pe cometă sublimează praful prins în aceasta începe să fie eliberat și rămâne în urmă pe distanțe foarte mari, formând coada cometei.

Bonus: să aflăm mai multe despre cometa ISON, o cometă specială, pentru că se apropie foarte mult de Soare față de alte comete. O asemenea cometă nu scapă cu bine în urma unei traiectorii care să o ducă așa de aproape de Soare:

Categories
Stiinta

Neil deGrasse Tyson: “Nimeni nu credea că voi deveni astrofizician”

Neil deGrasee Tyson este un om de știință american, scriitor și astrofizician. Încă de mic a demonstrat că are capacități ieșite din comun, deși la școală nu s-a remarcat. Nici unul dintre oamenii cqre ar fi trebuit să îl ghideze în drumul său spre a deveni un om de știință nu l-a orientat în acea direcție.

Categories
Stiinta

Sfârșitul tuturor lucrurilor: istoria Universului în 10 minute

Hank Green reușește să captiveze de fiecare dată cu filmele educative despre știință de pe canalul SciShow. În filmul de mai sus vedem istoria Universului în două părți: de la formarea Universului până azi și de azi până la unul dintre ipoteticele finaluri ale Universului.

Categories
Stiinta

Oameni ca noi: astronomii, astrofizicienii și astronauții

Când am fost la ESO@50, între 3-7 septembrie 2012, la Garching bei Munchen, Germania, am apucat să văd de aproape oameni de știință și să îi observ în mediul lor. Chiar dacă noi îi privim ca pe niște ființe puse undeva sus pe un piedestal (într-un fel merită să fie priviți cu asemenea admirație) întrebările mele îi puneau în încurcătură.