Kotimaa
13.12.2016 22:15 ・ Päivitetty: 14.12.2016 06:10
Suomalaisväittelijän tiedesensaatio: Pimeä aine elää varjomaailmankaikkeudessa
Tuoreessa väitöskirjassa ehdotetaan uutta teoreettista mallia, jolla pimeän aineen ominaisuuksia voisi kokeellisesti testata. Pimeä aine on saanut nimensä siitä, ettemme tiedä siitä juuri mitään. Siitä ei ole tähän asti juuri saatu muuta tietoa kuin, että pimeää ainetta on. Ja paljon.
Suurin osa maailmankaikkeuden aineesta on meille tuntematonta pimeää ainetta. Tätä pimeää ainetta tiedetään olevan viisi kertaa enemmän kuin tavallista ainetta, joka rakentuu atomeista. Vuosikymmeniä pimeää ainetta on yritetty etsiä hiukkaskiihdyttimillä ja erilaisilla hiukkasilmaisimilla, mutta toistaiseksi tuloksetta.
Helsingin Yliopisto kuitenkin tiedotti tänään, että on löytynyt teoreettinen malli, jolla pimeän aineen ominaisuuksia voisi kokeellisesti testata.
– Kosmologiset havainnot maailmankaikkeuden suuren mittakaavan rakenteesta ja kosmisesta mikroaaltotaustasäteilystä kuitenkin puoltavat sitä, että pimeää ainetta on olemassa, sanoo kosmologiasta eli maailmankaikkeuden rakenteesta ja historiasta väittelevä Tommi Tenkanen Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta.
Yhteys pimeän aineen ja tavallisen aineen välillä on heikko
Väitöskirjatyössään ”Cosmological Constraints on Higgs Portal Dark Matter” Tommi Tenkanen on tutkinut sellaisia hiukkasfysikaalisia malleja, jotka selittävät, miksi pimeää ainetta ei ole vielä löytynyt.
Näissä malleissa pimeä aine elää eräänlaisessa varjomaailmankaikkeudessa ja vuorovaikuttaa tavallisen aineen kanssa vain vuonna 2012 löytyneen Higgsin bosonin kautta. Malleissa kytkentä tavallisen ja pimeän aineen välillä on hyvin heikko, mikä selittää, miksei pimeää ainetta nähdä hiukkaskiihdyttimissä.Higginsin bosonioakin etsittiin turhaan vuosia, kunnes tärppäsi.
– Varjomaailmankaikkeudessa elävien pimeän aineen hiukkasten ominaisuuksia voidaan kuitenkin voimakkaasti rajoittaa, Tenkanen sanoo.
– Esimerkiksi pimeän aineen itseisvuorovaikutus, eli kyky vetää toisia pimeän aineen hiukkasia puoleensa, vaikuttaa galaksiryhmien havaittavaan liikkeeseen ja on siis testattavissa.
Rajoittaminen tehdään yhdistelemällä havaintoja hiukkasfysiikasta, kosmologiasta ja tähtitieteestä.
Uusi yhteys löytyi sittenkin
Yhdessä yhteistyökumppanien kanssa Tenkanen onkin näin löytänyt uuden yhteyden pimeän aineen ja varhaisen maailmankaikkeuden supernopean laajenemisvaiheen, kosmisen inflaation, välille.
– Tämä yhteys näyttää suosivan kohtuullisen suuria itseisvuorovaikutuksia, väittelijä sanoo.
– Olemme myös näyttäneet, miten aiemmat teoreettiset mallit hyvin heikosti vuorovaikuttavan pimeän aineen syntymekanismille ovat puutteellisia ja kuinka mallit tulee korjata tavalla, joka mahdollistaa tällaisten mallien kokeellisen testaamisen tulevaisuudessa.
Tommi Tenkanen väittelee tohtoriksi teoreettisen fysiikan alalta Helsingin yliopistossa perjantaina 16.12.2016.
Kommentit
Artikkeleita voi kommentoida yhden vuorokauden ajan julkaisuhetkestä. Kirjoita asiallisesti ja muita kunnioittaen. Ylläpito pidättää oikeuden poistaa sopimattomat viestit ja estää kirjoittajaa kommentoimasta.