Vesmír září podstatně víc, než by měl. Může za to temná hmota?  
Přístroj LORRI na palubě sondy New Horizons zjistil, že záření optického pozadí vesmíru je asi dvojnásobné oproti předpokladům. Pokud nejde o omyl, jedním z možných vysvětlení je rozpad axionů, jestli ovšem existují a tvoří temnou hmotu. Jisté to zdaleka není, ale je to zajímavá motivace pro budoucí výzkum.
Září ve vesmíru rozpadající se částice temné hmoty? Kredit: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), the ACS Science Team and ESA.
Září ve vesmíru rozpadající se částice temné hmoty? Kredit: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), the ACS Science Team and ESA.

Když americká sonda New Horizons odvážně minula Pluto, její přístroje zaznamenaly něco zvláštního. Ukázalo se, že záření vesmíru ve viditelné oblasti (COB, Cosmic Optical Backround) je zhruba dvojnásobné oproti očekáváním. Je z toho záhada, která si žádá vysvětlení.

 

José Luis Bernal. Kredit: Johns Hopkins University.
José Luis Bernal. Kredit: Johns Hopkins University.

Astrofyzik José Luis Bernal z americké Johns Hopkins University a jeho spolupracovníci navrhují protřelé řešení, které by objasnilo nikoliv jen jednu záhadu, ale hned dvě. Podle nich by nadbytek záření optického pozadí vesmíru mohl být projevem existence axionů – hypotetických částic, které náležejí ke kandidátům na temnou hmotu.

 

Axiony, pokud existují a mají velmi malou hmotnost ve specifickém rozmezí, by mohly být temnou hmotou chladného typu. Pravda je, že mezi podezřelé patří už dlouho a pátrá po nich celá řada experimentů, zatím zhola neúspěšně.

 

Instalace LORRI na sondě New Horizons. Kredit: NASA.
Instalace LORRI na sondě New Horizons. Kredit: NASA.

Na druhou stranu, kdyby bylo odhalení temné hmoty snadné, už by se nám to dávno podařilo.

 

Bernalův tým vychází z toho, že by se axiony teoreticky měly v silném magnetickém poli rozpadat na dvojice fotonů. Problém je, že tyto fotony lze jen velmi obtížně odlišit od jiných typů záření. S tím by mohlo pomoci zmíněné optické pozadí vesmíru, samo o sobě rovněž je velmi obtížně detekovatelné.

 

Naštěstí, sonda New Horizons má na palubě přístroj, který je právě pro takové pozorování doposud nejlepší. Jde o Long Range Reconnaissance Imager, čili LORRI, vlastně optický teleskop typu Ritchey-Chrétien. Operuje velmi daleko od vnitřní části Sluneční soustavy a je přitom mnohem citlivější, než z dnešního pohledu obstarožní přístroje na palubě Voyagerů.

 

Většina odborníků předpokládá, že nadbytek záření optického pozadí vesmíru, který zachytil LORRI, souvisí se zářením hvězd a galaxií, které nebylo zahrnuto do předchozích úvah. Bernalův tým nabízí zajímavou alternativu. Spočítali, že pokud opravdu jde o projev axionů, měly by mít hmotnost zhruba mezi 8 a 20 elektronvolty.

Upřímně řečeno, je to poněkud v rozporu s nedávnými odhady pro částice temné hmoty, které směřují spíše ke zlomkům elektronvoltu. Nicméně, fyzici mají zajímavou stopu, po které teď mohou jít. Uvidíme, jestli mají v nadbytku záření optického pozadí prsty axiony či nikoliv.

 

Literatura

Science Alert 5. 12. 2022.

Physical Review Letters 129: 231301.

Datum: 06.12.2022
Tisk článku

Související články:

Budeme odposlouchávat temnou hmotu axionovým rádiem?     Autor: Stanislav Mihulka (11.10.2019)
Teorie všeho: Observatoř Chandra zasadila těžký úder axionům     Autor: Stanislav Mihulka (24.03.2020)
Vědci proskenovali dvě blízké neutronové hvězdy při honu na temnou hmotu     Autor: Stanislav Mihulka (24.12.2020)
Jsou za extrémní rentgenovou září Sedmi statečných neutronových hvězd axiony?     Autor: Stanislav Mihulka (24.01.2021)



Diskuze:

Já jako laik si to představuji mnohem jednodušeji.

Karel Ralský,2022-12-11 23:04:36

A sice že fotony je časově opožděné záření pocházející z dřívějších dob vzniku energií počátků vesmíru kam už nevidíme z důvodů buď rychlejšího rozpínání počátků vesmíru než je rychlost světla nebo prostě ani Webův dalekohled tam nedohlédne(ačkoliv by měl zahlédnout aspoň zúžené okraje a bez galaxií).
To je další potvrzení mých představ které zde v diskuzích píši již dvacet let že velký třesk je nesmysl neboť podle mé představy vesmír vypadá jako prstenec pohybující se celý rychlostí světla jen vagon(vesmír) ve kterém se touto rychlostí pohybujeme uvnitř této energie díky dosažení rychlosti světla v čase zamrzl.A mírné odchylky od této rychlosti tvoří čtyři známé síly(celá fyzika i s kvantovkou).
Zjistil jsem a vyzkoušel v praxi(zkouším nový přípravek s kladnými výsledky zdánlivě popírající termodynamický zákon)že existuje ještě pátá síla a tou je podstatně větší odchylka od této rychlosti(temná hmota, černé díry...) a která je i uvnitř hmoty.
Díky supersymetrii se může měnit nejen atom nebo vytvářet termojaderná reakce, ale i celé molekuly(chemické vazby) a možná i třeba teoreticky posunout zeměkouli v prostoru(Návštěvníci mi uvízli v paměti).

Odpovědět

Repetálek Kuzma,2022-12-08 04:36:45

Tady je to stručně a jednoduše vysvětleno, není třeba si s tím lámat hlavu. :)))))
https://www.youtube.com/watch?v=MkwX0O0k-Ak&ab_channel=LLionTV

Odpovědět

prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Jaroslav Kalina,2022-12-07 11:00:15

Mám posledních pár let takovou představu, že pokrok v astronomie (vše o vesmíru) a i pokrok ve světě malých částic souvisí přímo s vývojem "pozorovacích" přístrojů. Kdy a proč se zjistilo, že Země je kulatá a není středem světa? Slunce není největší, ale pouze nejbližší hvězda kolem které obíhají planety z nichž některé dosud netušené a že mají také některé měsíce. Mléčná dráha není celý vesmír, ale pouze jedna z galaxií atd. Spekulace chytrých lidí jsou zajímavé, ale teprve první dalekohled na Zemi, .... , první dalekohled ve vesmíru a nyní ještě lepší - výkonnější některé spekulace (pokud vůbec se vyskytly) potvrdí a otevře prostor pro další.
V mikrosvětě mi to přijde dost obdobné. Podle přístrojů se objevil atom, jeho složení a další částice. Princip neurčitosti by mohl "zmizet?" pokud bychom dokázali pozorovat pomocí částic milionkrát lehčích a menších než to dokážeme nyní? Je nekonečno i směrem k menším a menším částicím? Zkušený hráč kulečníku netrpí neurčitostí při hraní karambolu neb ví kam se má trefit a celou situace pozoruje pomocí fotonů na rozdíl od pozorovatele, který by vnímal pomocí koulí.

Odpovědět


Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Josef Novák,2022-12-07 14:44:32

Když mě žena vnímá pomocí koulí, tak žádnou neurčitostí netrpí...

Odpovědět


Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Macko Pu1,2022-12-07 16:10:17

Nie ze by som tomu rozumel, ale mikrosvet sa zmeni ked uz clovek vytiahne dalekohlad a pozrie sa. Takze jemnejsi pristroj nepomoze.

Odpovědět


Re: Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Zdeněk Kratochvíl,2022-12-07 18:50:30

Nejsem fyzik, ale chtěl jste odpověď lidsky. Když člověk vystáhne dalekohled, tak se změní například statika v daném místě, zvlášť pokud je ten dalekohled těžký. Vy ovšem nejspíš myslíte představu, že kvantový mikrosvět kolabuje vlivem jakéhosi vědomí (pokud tedy něco takového je). Změní se ovšem jenom "osud" těch fotonů, které jsou lapeny fotočipem, nic jiného.
Lepší přístroj opravdu podstatně pomůže. Pan Grygar to kysi ukazoval na dějinách objevů, např. rozložení mléčné dráhy na hvězdy (Galilei) nebo rozložení M 31 (galaxie v Andromedě, nejbližší velká) na hvězdy (asi rané 20. století).

Odpovědět


Re: Re: Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Macko Pu1,2022-12-07 21:27:50

Existuje obmedzenie pre opticky dalekohlad a zvadsenie nad 1000 neprinesie nic nove, aj ked to vieme urobit. Rovnako vdaka principu neurcitosti pod neaku hranicu poznania neprejde ziadny pristroj nech bude akokolvek presny.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Zdeněk Kratochvíl,2022-12-07 22:13:50

Tenhle limit v oblasti viditelného světla přibližně odpovídá pozmeským dalekohledům bez pokročilejí techniky kompenzace chvění vzduchu (seeingu) a taky dalekohledu nad atmosférou průměru asi 1 metr nebo o něco málo větším. U takové techniky se spíše než "zvětšení" jako míra pro rozišení užívá velikost zobrazeného pixelu v setinách obloukové vteřiny. Ta Vámi uvedená mez odpovídá přibližně 6 setin sekundy na pixel, tedy tisícina úhlové minuty (rozlišovací schonost lidského oka je přibližně úhlová minuta).

Odpovědět


Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Marek Fucila,2022-12-08 02:38:27

Svet je zložený od najmenších entít smerom hore. A na každej hladine zložitosti sa objavuje iná štruktúra a iné správanie. To je kombináciou základných záknov plantých už na najnižšej vrstve a zákonitostí, ktoré sa objavujú od vyššej vrstvy kvôli interakciám v zložitejšom systéme. Celok sa stáva viac ako suma jeho častí.
Prístroje spresňujeme v kždej vrstve, takže objavy v astronómii a v kvantovej mechanike spolu súvisia len nepriamo - cez technologický pokrok.
To, či je vesmír nekonečný nevieme. A už vôbec nevieme, či sú nejaké štruktúry s novými vlastnosťami nad úrovňou veľkosti pozorovaného vesmíru. Ak by bol priestorovo nekonečný, asi by sa dali očakávať väčšie štruktúry. Zároveň by z toho ale vraj vyplývalo to, že sa niekde opakuje úplne všetko, čo poznáme, a že aj všetky kombinácie drobných zmien. Skrátka nekonečno je divné a fyzici radi tvrdia, že nekonečné veci nie sú reálne.
Rovnako smerom dole sa neočakáva nekonečno. Jednak je definovaná minimálna dĺžka a minimálny čas, pod hodnotami korých by naše teórie neboli platné, a potom o mnoho rádov vyššie narážame na problém pozorovania. Ono sa to tam všetko mihoce a my z toho odchytávame častice, ktoré podľa mojich predstáv meraním priamo vytvárame. Museli by sme nájsť nejako zásadne iný prístup ako pozorovať kvantový svet, aby sme sa dostali hlbšie. Ak je to tam vôbec pozorovateľné. Udicu sme do tej rieky už strčili toľko krát, že sa našli všetky ryby, ktoré sa na háčiky dajú chytiť.
Temná hmota by mohla pozostávať z rýb, ktoré sa udiciam vyhýbajú, ale pri meraní prietoku rieky veľkým ďalekohľadom si myslíme, že tam nejaké také ryby musia byť. (Napríklad tento článok) Alebo sú iní, ktorí tvrdia, že to zle meriame a nič na udicu nechytíme, lebo nič ďalšie tam nie je.

Odpovědět


Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Jaroslav Kalina,2022-12-08 09:52:41

Nemohu odborně polemizovat, jen jsem poukázal na to, že předstvy o mikrosvětě se vyvíjely a ověřovaly pomocí "pozorovadel" dané doby. Je mi "jasné", že když pozoruji polohu fotonu pomocí srážky s jiným fotonem dostanu dost neurčitý výsledek. Kdyby ovšem se ukázalo, že jsou mnohem menší částice použitelné pro pozorování nějakým přístrojem, neurčitost by nejspíše na této úrovni zmizela? Kdysi se netušilo nic o molekule, atomu, protonech atd atd. Jsou tedy nějaké úvahy, teorie, spekulace o možných částicích řádově menších než dnes známé? Když se spekuluje o temné hmotě a temné energii? Na druhou stranu, když dohlédnu o nula po 13 miliard světelných let, může se někde v tomto rozpětí jevit vesmír jako rozpínající se a jinde jako smršťující? Kdybych např byl před 100 na zeměkouli s tehdejšími dalekohledy a sluneční soustava by sousedila s černou dírou, nejevil by se mi okolní pozorovatelný vesmír jako smršťující?
A ještě jsem si vzpomněl na ten příklad jak si představit červí díru tím, že se papír velikosti A4 přeloží a dva body na opačných koncích se dostanou k sobě, takže cestování by bylo mnohem kratší!! Takže cestování malou lodí by trvalo šíleně dlouho, ale ohnutí vesmíru (i energeticky i časově) by byla "sranda"? A co všechno by se pohnulo, jen ty 2 hvězdy nebo celé jejich okolí? A po zániku ČD by se to zase vrátilo do původního stavu?Vím, že je to jen příklad, ale přijde mi trošku ujetý, aby ho předváděli univerzitní kapacity.

Odpovědět


Re: Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Jirka Naxera,2022-12-10 01:05:16

ad červí díra na papíru A4 - ano, to je na co jsem narážel v tom hype postu, ale nefunguje to tak snadno (je to názorná pomůcka), ale je to mnohem složitější, jedná se o tzv. úplnou analytickou extenzi. Ten postup odvození je asi takovýhle.

0. Vzpomeňte na úvod starý paradox, že Achiles nedohoní želvu, budete ho potřeboval. (Nevěřím, že ho někdo nezná, ale pro jistotu. Achiles uvěhne vzdálenost od želvy, zatímco želva popojde. Achiles zase uběhne menší vzdálenost od želvy, ale ta mu zatim popojde ... a v konečném počtu takových kroků jí nedohoní nikdy.
Řešením je zamozřejmě použít jiné souřadnice. Pokud za jednotku času použijete "Achiles doběhne vzdálenost co ho dělí od želvy" a nějak dodefinujete zlomky apod., tak získáte naprosto platný souřadný systém, který má ale (souřadnicovou) singularitu v čase, kdy Achiles želvu skutečně doběhne. Pro tento systém je to t=infinity.
Mimochodem, i s tímhle časem můžete normálně počítat, diferenciální geometrie (matematika na které stojí obecná relativita) má pro něj nástroje. Ale samozřejmě, tento systém souřadnic nedokáže popisovat cokoli po dohonění.
Ale nic Vám nebrání přejít na normální časovou osu jakou známe a používáme, pak samozřejmě singularita vymizí (byla jen zdánlivá, daná nevhodnou volbou souřadnic) a pak se můžete dopočítat i za konec závodu.

1. Poté, co Albert Einstein publikoval Obecnou teorii relativity, nevěřil, že v ní bude možné něco počítat, ty rovnice jsou složité. O opaku ho poměrně rychle přesvědčil pan Schwartzschild, který poblikoval přesné řešení pro hmotný bod. K tomu použil něco, čemu se říká Schwartzschildovy souřadnice, což je varianta na souřadnice polární. Úhly jsou jasné (je to řešení středově symetrické), trochu problematický je poloměr r - ten je v Schw. souřadnicích tak, že "r"=obvod / 2pi. To je naprosto normální vzorec v Eukleidovské geometrii, ale tady to není tak snadné, když Vás bude zvedat jeřáb z místa blízko horizontu té černé díry nějakou rychlostí, tak rozdíl r není vzdálenost, kterou urazíte (prostě ten časoprostor je zakřiven), a přímo z event horizontu Vás potáhne nekonečně let, neboli po té trajektorii urazíte nekonečnou vzdálenost.
Jak je to možné? V obecném prostoru pracujete s něčím, čemu se říká metrika (metrický tensor). To je matice, která Vám dává návod, jak z nějakého malého pohybu (v nějakém souřadném systému) spočítat časuprostorovou vzdálenost dvou bodů. A Vy, když se pohybujete po nějaké 4-trajektorii (v prostoro-čase, proto 4), tak abyste získal čas který uběhne cestovateli, tak musíte integrovat vlastní čas toho pozorovatele (pokud Vás zajímá naopak pozorovatel v nekonečnu, pak prostě v schw. kordinátách ty dva časy odečtete.) Docela se to komplikuje, a to jsme nezačali s matematikou. Ale je na čase tenhle směr skončit.

2. Pokud se rozhodnete skočit do černé díry, v Schw. souřadnicích to nikdy neuděláte. resp. před horizontem se (z pohledu vnějšího pozorovatele) začnete zastavovat, a horizontu se dotknete v čase plus nekonečno. To nás moc neuspokojuje.

3. Ale Vy můžete změnit souřadnou soustavu, metriku přepočítat do nové, a řešiit problém v jiných souřadnicích, že ano. Takže zvolíte souřadnou soustavu spojenou s tím padajícím pozorovatelem. Najednou už dosáhnete horizontu v konečném (a sakra krátkém) vlastním čase a poletíte dál, až Vás opět v konečném čase rozdrtí singularita. Fajn, umíme spočítat i co se děje po pádu dovnitř, byť v jiném souřadném systému, jsme dobří.

4. Vzpomenňte na Achila a želvu. Není to podobné?

5. Napadne Vás přirozená otázka, jestli existuje souřadný systém, který popisuje oba scénáře a to tak, že současně a bez patologií, ve kterém můžeme řešit všechno. Ukázalo se, že ano https://en.wikipedia.org/wiki/Kruskal%E2%80%93Szekeres_coordinates (ono jich je víc...) Ale k všeobecnému překvapení se ukázalo, že tohle řešení obsahuje mnohem víc, včetně druhá asymptoticky ploché oblasti (jiného "Vesmíru"} a spojce s nenulovým objemem mezi nimi - Einstein-Rosenův most. https://en.wikipedia.org/wiki/Einstein-Rosen_bridge
Což je to, na co narážíte s tím papírem.

No ale abychom schladili optimismus, je tu pár ale:
- ER most je nestabilní, jakákoli částice (a to i v prostoru vně černé díry) ho zhroutí
- Jedná se o plnou analytickou extenzi řešení. Jaká je jeho fyzikální realita, je otázkou. (Ano, jistými úvahami můžeme při počítání jablek dospět k použití komplexních čísel nebo až oktonionů, ale tak nějak tušíme, že imaginární jablka jsou nefyzikální. Ostatně to jsou i záporná, i když ty lze snadno dodefinovat jako dluh)
- V našem Vesmíru nemůže vzniknout.
- Hypoteticky může existovat od Big Bangu (o kterém nevíme nic, na stranu druhou to že něco může existovat neznamená, že existuje, že ano)
- Průchozí červí díra, pokud by existovala, by patrně měla podobu extrémní černé díry, reálným černým dírám odpovídají neproůchozí.

ad odstavec předtím - ta černá díra by se jevila jako optická čočka. Takže by zkreslila pohled jedním směrem.

Odpovědět


Re: prosím o nějaké lidsky srozumitelné rozebrání následujícího

Jirka Naxera,2022-12-09 14:15:32

Ne, princip neurcitosti nezmizi. Presneji receno, princip neurcitosti je projevem neceho hlubsiho, komutacnich relaci, a tam hraje roli JEN Planckova konstanta.

Lidsky receno: Kdyz mate lehci castice, tak jsou nutne rozplizlejsi. Cim vic je zaostrite, tim vic jim musite dodat energie (a tim vic toho pri interakci taky rozbijou). To plati univerzalne, nevycouvate z toho.

(Pokud nechcete zabrednout do kvantovky, predstavte si to jako v muzice frekvencni spektrum vs. prubeh signalu - bud mate kratky impuls, ktery odpovida velmi sirokemu spektru frekvenci, nebo proste mate sinusovej ton, kterej hraje tyden, tak dosahnete velmi ostre spektralni cary. Nebo neco mezi nimi, udelate vlnove klubko.
Teoreticky mezi obemi reprezentacemi mate Fourierovu transformaci)

Pro kvantovku tohle plati taky, bud mate castici s presne danou energii + hybnosti, ktera ale zaplnuje cely prostor (odpovida ji rovinna vlna v celem Vesmiru), nebo mate castici "kulicku" v jednom bode, pak ale uplne stejne ma rozmazanou energii od nuly az do nekonecna.
A nebo (opet, neni to nic jineho) nejaky vlnovy chuchvalec, ktery zabira nejaky objem, ale energie je tam take rozplizla.

Odpovědět

Martin Zeithaml,2022-12-07 07:38:14

Nejvíc se mi líbí fráze "záření optického pozadí vesmíru je asi dvojnásobné oproti předpokladům" Hotovost na mém účtu je o něco nižší oproti předpokladům, tak je to jasné. Temná hmota mění peníze na fotony.
:) :) :)

Odpovědět

neklidná klidová hmotnost

Florian Stanislav,2022-12-06 19:19:45

https://en.wikipedia.org/wiki/Axion
hmotnost axionu
10 ^−5 až 10 ^−3 [eV]

https://cs.wikipedia.org/wiki/Axion
Klidová hmotnost: 10^−6 až 1 [eV/c^2]

Článek zde na Osel uvádí:
" že by se axiony teoreticky měly v silném magnetickém poli rozpadat na dvojice fotonů....
axion energii 8-20 [eV] ."
Komentář:
A) Pokud je 8-20 [eV] energie, pak přepočet E=mc^2 vychází klidová hmotnost
asi 1,78 E-35 kg.
B) Jestliže se v magnetickém poli má axion rozpadat na dva fotony, tak asi nepůjde o klidovou hmotu, ale relativistickou odpovídají vysoké rychlosti axionu.

Elektronové neutrino má uvedenou ( klidovou ?) hmotnost menší než 0,12 [eV]

Závěr : Takže jsem nevybádal nic.
Heslo klidová hmotnost tyto nejistoty jistí :
"Existují i částice s nulovou klidovou hmotností, například fotony. Kvůli nulové klidové hmotnosti se vždy pohybují rychlostí světla a jejich relativistická hmotnost je dána velikostí energie, kterou přenáší a která je přímo úměrná frekvenci. Další částice s nulovou klidovou hmotností mohou být neutrina, ale pravděpodobně nějakou nenulovou klidovou hmotnost mají. I hypotetické částice gravitačního pole – gravitony – by měly mít nulovou klidovou hmotnost."

Odpovědět


Re: neklidná klidová hmotnost

Jirka Naxera,2022-12-07 03:16:16

Zbytecne to komplikujete tim prepoctem, zustanme u eV.
Viditelne fotony maji 1.6 - 3.2eV, coz by dejme tomu z tech 8-20eV castic mohlo byt. Relativisticka hmota to rozhodne nebude, pokud by byla, tak je to v rozporu s CDM (_COLD_ dark matter) a nejen, ze se o nekolik radu netrefujeme do klidove hmotnosti axionu, ale navic kdyz neni cold, tak neni nic co by ho udrzelo v galaxiich -> efektivne jsme prisli o jediny duvod, proc axiony zavadet.

Takze klasika, jak je v oboru desitky let bezne - s kazdym pozorovanim, ktere jakkoli vybocuje teorii se objevi behem tydne jako houby po desti stovky ruznych modelu, co by to mohlo zpusobovat. Motivace je jasna - na 99% jde o nejakou chybu v pozorovani, ale pokud nahodou ne a pokud se trefim do modelu kterym by se mohla ridit priroda, je Nobelovka jista. A i kdyby ne (obvykle se behem mesice dvou pozorovani zpresni / najde se systematicka chyba / behem par let nekdo pozorovani zopakuje), tak mame publikaci a idealne i citace. ;-)

Zhruba na urovni: Je noc, nikoho necekam, mohl by to byt anglicky kral ktery me chce povysit na slechtice. Neni nic, co by tomu fundamentalne branilo, ale kdybych se mel sazet, tak sazim na kolemjdouciho opilce ;-)

Odpovědět


Re: neklidná klidová hmotnost

Gábor Vlkolinský,2022-12-07 10:09:38

Dá sa nejako jednoducho vysvetliť prečo má fotón s nulovou pokojovou hmotnosťou pri rýchlosti svetla nejakú hmotnosť a prečo nemá vzhľadom k svojej rýchlosti nekonečnú hmotnosť?

Odpovědět


Re: Re: neklidná klidová hmotnost

David Nečas,2022-12-07 11:37:07

Foton má energii a hybnost, přispívá do tenzoru energie a hybnosti a má gravitační účinky. V obecné relativitě není definice hmonosti vůbec jednoduchá (ani obecně ani jednoznačná). Ale když zůstaneme u jednoduchách přirovnání, tak si prostě představujte, že jakákoli energie má odpovídající hmotnost podle E=mc². Když budete mít černou skříňku a v ní bude něco zavřeného a bude to mít energii, tak skříňka bude odpovídajícím způsobem těžší. Energie může být např. v elektromagnetickém poli, tedy ve fotonech. NEzkoušejte dosazovat do náhodných vztahů dávajících 0 × ∞ a divit se, že to nedává smysl. Nedává to smysl, protože to tam nedává smysl dosazovat. Hmotné a nehmotné částice jsou v určitém smyslu fundamentálně odlišné.

Odpovědět


Re: Re: neklidná klidová hmotnost

Marek Fucila,2022-12-07 15:12:58

Možno malý detail, ale rýchlosť svetla (v danom prostredí) je síce maximálna možná rýchlosť, ale pre fotóny zároveň jediná možná.
Fotón sa nemôže pohybovať pomalšie ako rýchlosťpu svetla. Neexistuje fotón v pokoji.
Opravte ma niekto, ak som to zle pochopil.

Odpovědět


Re: Re: Re: neklidná klidová hmotnost

Jirka Naxera,2022-12-09 14:54:55

Ono je to slozitejsi, zalezi jak moc kvantove na vec koukate.
Mate jedinou univerzalni rychlost - rychlost svetla ve vakuu. Tou se siri foton a ta je neprekonatelna (da se rict, ze je vlastnosti geometrie casoprostoru jako takoveho, nikoli toho fotonu). Nehmotne castice ve vakuu se mohou sirit prave a jen touto rychlosti (duvod je nasnade, jakakoli jina rychlost znamena nulovou energii -> efektivne castice neexistuje).

Neco jineho je ale foton v prostredi. To se da vylozit zase nekolika zpusoby, zvetsiny jsou "alespon trochu spatne". Asi nejcastejsi a nejznamnejsi je pohled z elektromagnetismu, kde prostredi zpomaluje (epsilon krat mi...) a proste prohlasime, ze v prostredi se siri svetlo pomaleji. Funguje to, i pro optiku to funguje, ale tak nejak citime, ze to neni konec pribehu.

Nebo si to muzeme predstavit treba tak, ze ten foton v prostredi se opakovane pohlcuje/vyzaruje a mezitim se pohybuje presne c.

Nebo treba (mnohem presneji) tak, ze interakce s prostredim da tomu fotonu efektivni "hmotnost" a tim padem se musi a bude pohybovat podsvetelne. (Pokud je Vam to nejak povedome a zazivate deja-vu s Higgsovym bosonem, tak to neni nahoda). Sice to zni na prvni pohled sloziteji, ale resi to zdanlive paradoxy (navic to pry pomaha pri pocitani).

(presne by to samozrejme chtelo z prvnich principu pocitat podle QED - teorie kvantove elektrodynamiky)

Tuhle cast fyziky (Condensed matter physics) znam jeste mene nez ostatni, byt je extremne dulezita jak teoreticky, tak i prakticky - vsechny mozne polovodice, supravodice, metamaterialy (ale i normalni material) do ni patri. - A na Vasi otazku si absolutne nejsem jisty, jestli ten hmotny foton jde nebo nejde zastavit uplne. Ale opet, musime byt na pozoru, "fundamentalni" foton a foton v materialu jsou rozdilne pojmy (a spousta zmatecnosti v popularizaci prameni prave z toho - nejen ruzne "Fyzici pripravilY v laboratori cernou diru", ale i "Fyzikove pripravili hmotu se zapornou hmotnosti/teplotou/..." byva prave jev pozorovany v nejakem materialu, a kdyz to sectete s tim materialem, tak uz je ta energie (a tedy to, co generuje gravitaci) zpatky kladne, ale to se v palcovych titulcich nepise ;-) )
Hloupy, ale vsevysvetlujici priklad: Bublinky ve vode opravdu nejsou dukazem antigravitaci. :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: neklidná klidová hmotnost

Jirka Naxera,2022-12-09 15:05:06

Opravuji svou hloupost (edit bohuzel nejde) - jakmile ma ten foton efektivni hmotnost a tedy se pohybuje podsvetelne, samozrejme ze ho LZE zastavit uplne.
A vyplyva to primo z definice (vzdy existuje vztazna soustava, vuci ktere je v klidu. To ze pri 0.99c neni takova soustava moc prakticka je vec druha)

Odpovědět

Proč je tedy v noci tma?

Vinkler Slavomil,2022-12-06 19:08:19

Odpovědět


Re: Proč je tedy v noci tma?

Zdeněk Kratochvíl,2022-12-06 20:54:25

Ono právě není tak úplně tma. Astronomům to hodně vadí. Většina toho světla je ovšem rozptýlené umělé osvětlení. Další podíl je sluneční záření vysoké atmosféry (airglow), dál hlavně sluneční světlo rozptýlené na meziplanetárním prachu, nápadné je to na zodiakálním světle. A pak je ten zbytek, bohužel nikdo neuvádí jak velký, který je údajně 2x větší než by měl být.

Odpovědět

Vinkler Slavomil,2022-12-06 19:07:53

Já pamatuji jednu ze "záhad" starých hvězdářů, že pokud je hvězd (nekonečně) mnoho tak proč je v noci tma.

Odpovědět


Re:

Vojtěch Běhunčík,2022-12-07 19:04:10

Ano. Olbersův paradox.
https://en.wikipedia.org/wiki/Olbers%27_paradox
https://astronomy.com/magazine/ask-astro/2019/11/why-is-the-night-sky-dark

Odpovědět

Nikde jsem nenašel, kolik to dělá

Zdeněk Kratochvíl,2022-12-06 17:59:48

Ty elektronvolty pro hypotetické axiony jsou možná zajímavé, ale mně by zajímala mnohem přízemnější věc, totiž jak velký ten jas pozadí je, třeba v jednotká MSA (hvězdná magnituda na čtvereční úhlovou sekundu). Nenašel jsem to ani v odkazovaných článcích, ani nikde jinde. Z povrchu zemského je limit při temné obloze (u nás taková není) někde kolem 22 MSA, v Praze je to horší než 18 (stupnice je logaritmická a větší čísla značí lepší tmu). Musí to tedy být řádově míň, tedys větší číslo v jednotkách MSA. Proč se všechny články úzkostlivě vyhýbají reálným číselným údajům a uvádějí jen čísla z hypotetických modelů?

Odpovědět


Re: Nikde jsem nenašel, kolik to dělá

Martin Zeithaml,2022-12-07 07:49:21

Jsou astrofyzici, kteří když něco nedokáží vysvětlit, tak všechno svedou na temnou hmotu. Dnes je jich bohužel většina, dostávají obrovské prostředky a prostor k publikaci na objevení něčeho co není, ale za všechno může :)

Odpovědět


Re: Re: Nikde jsem nenašel, kolik to dělá

D@1imi1 Hrušk@,2022-12-07 19:37:36

A jak byste si představoval dělat to jinak? Astrofyzika má prostě nějaké prostředky z veřejných rozpočtů a ty budou utraceny na výzkum, který se vědcům zdá jako nadějný pro další prohloubení lidského chápání vesmíru. Vždy půjde o něco, co ještě nikdo nikdy neviděl nebo o zákonitosti, které nikdo dosud neznal. Proto ať budou zkoumat cokoliv, laici kolem vždy budou moci tvrdit, že jde o šarlatánství. Teď je tou oblastí výzkumu temná hmota a tím laikem se selským rozumem jste Vy. Jenže s tímto přístupem by výzkum vesmíru skončil u pořizování hezkých obrázků mlhovin, které oblaží oči laiků a lidské poznání by ustrnulo.

Odpovědět


8 nW/m^2/sr

Martin S.,2022-12-08 19:39:51

Pisou, ze je to cca 8 nW/m^2/sr, viz.
https://arxiv.org/pdf/2203.11236.pdf
https://arxiv.org/pdf/2202.04273.pdf

Nevim, jak je to na prepocet do MSA, nicmene by to mel byt velmi maly jas.
PS Ty fotony jsou ve viditelnem spektru. Tech 8-20 eV odpovida jejich modelu zdrojove castice.

Odpovědět

Zajímavé

Jan Plavec,2022-12-06 16:34:16

Řekl bych, že ta hodnota je nevypočítatelná a spíš bych věřil tomu měření.
Jak je vůbec definováno optické pozadí!

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace