Posts Tagged ‘Auger’

Erste 7-TeV-Kollisionen im LHC ab dem 30. März

23. März 2010

In genau einer Woche soll zum ersten Mal versucht werden, im Large Hadron Collider zwei Protonenstrahlen mit je 3.5 TeV Energie zur Kollision zu bringen, nachdem diese Energie am Freitag erreicht worden war („Mit großen …“). Bis zu einem Routinebetrieb mit Kollisionen ohne Ende dürfte es aber noch dauern, auch beim LHC-Vorgänger LEP klappte es nicht schon am ersten Tag. Gleichwohl ist für den 30. März ein ähnlicher PR-Wirbel geplant wie 2008 anlässlich der allerersten Strahlen im Tunnel: Da es diesmal um Kollisionen geht, darf man – vor Ort bzw. per Webcast – auch auf Live-Daten aus den großen Detektoren hoffen. NACHTRÄGE: Nature News zu den sozialen(!) Aspekten des LHC mit seiner Unmenge an Wissenschaftlern und ein UCLA Press Release zu den Erwartungen.

10±4 Neutrinos aus dem Inneren der Erde aufgefangen

hat der Borexino-Detektor im Gran-Sasso-Motiv: Mit einer Wahrscheinlichkeit von 99.997% ist damit der erste direkte Nachweis vom von radioaktivem Zerfall tief im Inneren der Erde gelungen, der nach den Zahlen für 50 bis 100% ihrer inneren Wärmequelle sorgt, welche wiederum die Triebfeder manch geologischen Prozesses ist. Im Prinzip scheint der Nachweis solcher Geoneutrinos auch schon 2004 mit dem japanischen KamLAND-Detektor gelungen zu sein, doch er hat wegen der vielen Kernkraftwerke in der Umgebung einen enormen Hintergrund – im Gegensatz zum Borexino-System, das auch sonst besonders frei von radioaktivem Material gehalten wurde.

Die Geoneutrinos stammen im Wesentlichen vom Zerfall von Uran und Thorium etc., wenn auch quantitative Aussagen noch vage bleiben: Weitere Messungen, auch mit anderen Neutrinodetektoren rund um den Globus, sollten demnächst einen noch klareren Blick durch dieses neue Fester (neben Seismologie und Schwerkraftmessung) ins tiefe Erdinnere erlauben. Dass dort ein Kernreaktor für die innere Wärme sorgt, schließen die Borexino-Daten aber schon jetzt aus. (Borexino Collab., Preprint 20., MPI für Kernphysik PM 15., PhysOrg 16., Welt der Physik 19.3.2010, ASPERA Newsletter 3/2010) NACHTRAG: Die Japaner sagen, ihre Daten wären schon genau so klar gewesen.

Vage – astrophysikalische! – Hinweise auf „sterile“ Neutrinos sehen manche in Daten des Chandra X-ray Observatory und auch des WMAP-Satelliten, dessen 7-Jahres-Daten mit 4 statt der allgemein akzeptierten 3 Neutrino-Familien vereinbar sind; Laborexperimente sprechen allerdings eher gegen die zusätzliche (und noch viel schwerer direkt nachzuweisende) Neutrino-Variante. Auch hier bleibt das Gesamtbild konfus. (Nature 17.3.2010 S. 334-5)

Die Korrelation von UHECRs und AGN schwindet

Zwar mag man das Teilchen der Kosmischen Strahlung mit der höchsten je gemessenen Energie einem Quasar zuschreiben („Kam das Auger-Teilchen …“), doch eine 2007 publizierte Korrelation dieser UHECR-Teilchen mit Aktiven Galaxien-Kernen ist seither immer schwächer geworden: Weniger als 40% passen jetzt noch. Dafür scheinen aber überraschenderweise Eisen-Kerne einen wesentlichen Anteil auszumachen, was wiederum andere Experimente nicht bestätigen – das Bild der Kosmischen Strahlung höchster Energie wird im Augenblick wieder konfuser … (Back Reaction 8.11.2007, Science News 4.5., 18.6.2009, Pierre Auger Collab., Preprint 3., Nature 22.2.2010 S. 1011)

„Dunkle Materie auf dem Schreibtisch“ – na ja, nicht ganz: Vielmehr hat sich herausgestellt, dass sich sogenannte topologische Isolatoren ähnlich verhalten wie die hypothetischen Axionen, einer der populäreren Kandidaten für die Dunkle Materie des Universums. Laborexperimente könnten so immerhin helfen, die Eigenschaften der Axionen besser zu beschreiben, was wiederum der astronomischen Suche nach ihnen dienen mag. (SLAC Press Release 15.3.2010)

Kunterbunter Kosmos kompakt

14. Februar 2010

Große Entdeckungen der Astronomie sind meist das Resultat neuartiger Teleskope

Die aber dann nicht das entdecken, wofür sie eigentlich gebaut wurden, sondern zufälligerweise auf etwas völlig anderes stoßen, was dann der Erbauer des Teleskops aber auch als bedeutend realisieren muss: Das ist die Quintessenz zweier Essays über „die Erforschung des Unbekannten“ bzw. „serendipitäre Astronomie“. In der Regel ging es bei dem Bau besagter Instrumente nicht darum, eine bestimmte Hypothese zu bestätigen, sondern eher um kreatives Herumstochern im (noch lange nicht ausgeschöpften) Phasenraum des Kosmos: Auch „Schmetterlingssammeln“ ohne konkretes Ziel sollte fürderhin erlaubt bleiben – und man darf erwarten, dass die größten Entdeckungen mit der nächsten Generation von Teleskopen nicht diejenigen sein werden, die heute in deren wissenschaftlichen Begründungen stehen … (Kellermann & al., Preprint 22.12.2009, Lang, Science 327 [1.1.2010] 39-40, Space.com 1.1.2010)

Ist „Wolfram Alpha“ ein nützliches Werkzeug für die Astronomie? Als die neuartige Mischung aus Such- und Rechenmaschine letzten Mai eingeführt wurde, ließen ihre astronomischen Qualitäten noch zu wünschen übrig, z.B. bei der Vorhersage von Sonnenfinsternissen. Aber das System wird ständig verbessert, und zumindest wenn es um einfache Berechnungen geht, kann man’s schon mal versuchen: Anfragen wie „distance alpha centauri in nautical miles“ werden tatsächlich korrekt verstanden. Da das „Wissen“ von WA ständig erweitert wird, hilft nur: mal ausprobieren. (WA Blog 21.10., 21., Universe Today 29.12.2009. Und der New Scientist 9.12.2009 über den Erfinder des Ganzen …)

Kam das Auger-Teilchen mit der höchsten Energie … von einem fernen Quasar?

Mit 148 EeV hatte das Teilchen mehr Energie als alle anderen, die dem Auger-Observatorium bisher ins Netz gegangen sind, aber in der Richtung, aus der es gekommen war, fand sich keine nahe kosmische Quelle. Doch ein ferner Quasar würde passen, mit ähnlichen Eigenschaften wie einer anderer, aus dessen Richtung das Teilchen mit der höchsten Energie des Fly’s-Eye-Detektors kam. Nicht gerade berauschende Statistik, aber man kann ja mal spekulieren, welche exotischen Partikel das sein könnten. (Albuquerque & Chou, Preprint 6.1.2010. Auch: ein Review der bisherigen Auger-Resultate)

Victor Hess ist nicht der alleinige Entdecker der Kosmischen Strahlung: Praktisch zeitgleich mit seinen Experimenten in einem Ballon machte der Italiener Domenico Pacini ähnliche Untersuchungen unter Wasser – und kam zum selben Ergebnis, dass die harte Strahlung aus dem Weltraum kommen musste. Beide wussten voneinander, aber nur einer wird heute als Entdecker der Kosmischen Strahlung betrachtet – wofür er auch (nach Pacinis Tod) den Nobelpreis bekam. Pacinis Paper ist nun erstmals ins Englische übersetzt worden. (Physics arXiv Blog 12.2.2010) NACHTRAG: De Angelis & al., Preprint 15.2.2010 mit der ganzen Pacini-Story.

LHC erst 2013 mit voller Kraft, nach mehr Umbauten

Bald wird der Large Hadron Collider nach seiner Winterpause („LHC macht kurze Pause …“) wieder eingeschaltet – doch die Energie pro Strahl wird dann nicht auf 5 TeV hochgefahren, wie zunächst geplant war: 18 bis 24 Monate lang werden Kollisionen mit 3.5 TeV/Strahl ‚gesammelt‘, dann rund 18 Monate lang viele weitere Bauteile gegen sicherere ausgetauscht und erst danach, im Jahr 2013, gleich mit voller Kraft und 7 TeV/Strahl bzw. 14 TeV Kollisionsenergie weitergemacht. Wenn das Higgs-Teilchen eine Masse in einem bestimmten kleinen Bereich hat, dann könnte es das Tevatron in den USA dem CERN doch noch wegschappen, aber als wahrscheinlich gilt das nicht. Derweil ist auch das erste Paper des CMS-Detektors über die Kollisionen von Ende 2009 eingereicht worden. (Cosmic Variance 29.1., Nature Blog, Science Blogs 1., ScienceInsider, New Scientist Blog 2., Collider Blog, Physics World, Reuters, Science Journalism Tracker 4., MIT Release 5., Welt der Physik 11.2.2010. Plus ein Essay der New York Times zur ‚Era of the Big Collider‘) NACHTRAG: ein STFC Release zum CMS-Paper.

Exotische Antriebe für Reisen zu anderen Sternen regen immer wieder zu Spekulationen an – und ein Nebenergebnis davon ist, dass der Weg noch sehr lang sein wird, um Hawking-Strahlung oder Dunkle Energie etc. anzuzapfen. Vielleicht ist das die Erklärung, warum uns noch keiner besuchen kam …? (Gizmodo 10.5., New Scientist 25.11., 21.12.2009. Und ein SETI Inst. Feature 3.12.2009 zum Stand von SETI)

Verschenktes Mondgestein – geklaut, verkauft, verlegt?

Hunderte winzige Proben Mondgestein von der ersten und letzten Apollo-Landung hat die US-Regierung an die 50 Bundesstaaten sowie zahlreiche Nationen verschenkt und sich danach nicht weiter darum gekümmert – mehrere Privatinitiativen holen das jetzt nach. Mit dem ernüchternden Ergebnis, dass ein Großteil der Mondgeschenke unauffindbar ist. Das muss aber nicht immer heißen, dass sie in dunklen Kanälen verschwanden: Derartiges hatte man bereits bei einer Hawaii geschenkten Probe vermutet – aber die ist wieder aufgetaucht, sie war nur falsch ‚abgelegt‘ worden … (Universe Today 14.1.2010. Und Space Policy Online 30., Spiegel 31.1.2010 zu Bemühungen, die Apollo-Hinterlassenschaften auf dem Mond zu Welterbe erklären zu lassen)

Russische Chirurgin rettete ESA-Satelliten: Weil es zu lange gedauert hätte, ein spezielles Endoskop zur Überprüfung eines Fremdkörpers tief im Satelliten CryoSat 2 aus Europa einzufliegen, wandte man sich an das Hospital in Baikonur. Dort gab es die erforderlichen Optiken, aber man bestand darauf, dass eine eigene Ärztin sie bediente – und so kam es, dass eine echte Chirurgin den Fremdkörper aus dem Satelliten entfernte … (CryoSat 2 Launch Campaign Blog 27.1.2010) NACHTRAG: Einladung zur Launch Party am 25.2. NACHTRAG 2: ein ESA Special mit zahlreichen Artikeln zum Satelliten.

Gezeiten der festen Erde lösen schwache Erdbeben aus

Es gibt eine „robuste Korrelation“ von extrem kleinem Scherungsstress parallal zur San-Andreas-Verwerfung, der durch Gezeiten der festen Erde ausgelöst wird, und nicht-vulkanischer Tremor-Aktivität, also schwacher Bebenaktivität an einer kalifornischen Messstation: Zum ersten Mal wurde solch ein Zusammenhang fern von Orten gefunden, wo Gezeiten der Ozeane fast eine Zehnerpotenz stärkeren Stress im Boden auslösen. Regionale Erdbeben korrelieren dagegen nicht mit den Gezeiten des Festkörpers Erde. (Thomas & al., Nature 462 [24.12.2009] 1048-51, Berkely Release, Reuters 23., Spiegel 29.12.2009)

Zweifel am Bild der „Ursuppe“ als Quell des Lebens auf der Erde – ein Szenario, das seit 1929 verbreitet ist – sät eine neue Studie: Besser passe demnach die chemische Energie des Erdinneren, freigesetzt durch heiße Quellen auf dem Meeresboden und nutzbar durch chemische Gradienten. (Wiley Press Release 2.2.2010)

Kosmische Kuriosa kurz & bündig

1. November 2009

Erfolg von Auger könnte nördliches Gegenstück verhindern

Das Pierre Auger Observatory in Argentinien hat bereits in kurzer Zeit so fundamentale Erkenntnisse über das Wesen der UHECRs geliefert, dass sich ein Gutachtergremium für Hochenergiephysik in den USA gegen den Bau eines 127 Mio.$ teuren Gegenstücks in Colorado ausgesprochen hat: Das lohne sich nicht, weil das PAO das UHECR-Mysterium ohne aufregende ‚New Physics‘ erklärt habe (vgl. Artikel C69). Stattdessen solle lieber in je ein teures Experiment zur Untersuchung von Dunkler Materie (hier werden bald Durchbrüche erwartet) und Dunkler Energie (wobei der beste Weg noch unklar ist) und hochenergetischer Gammastrahlung investiert werden. Es ist das 1. Mal, das in den USA unabhängige Experten über die künftige Astroteilchenphysik befragt wurden. (Nature 29.10.2009 S. 1181) NACHTRAG: Jedenfalls wird weiter kräftig Werbung für Auger Nord gemacht. NACHTRAG 2: z.B. in diesem Artikel.

Keine Abhängigkeit der Photonen-Geschwindigkeit von der Energie zeigt – ziemlich signifikant – die Ankunftszeit eines einsamen Photons mit 31 GeV Energie beim GRB 090510, das dem Fermi-Satelliten ins Netz ging: Bestimmte Theorien der Quantengravitation sind damit vom Tisch. (Jede Menge Autoren, Nature Advance Publ. 8574, Preprint 13.8., NASA Release, Symmetry Breaking, Ars Technica, New Scientist 28.10.2009)

Wettlauf der Riesenteleskope: USA gegen USA gegen Europa …

Beim nächsten großen Schritt in der bodengebundenen optischen Astronomie mit Spiegeldurchmessern von 25 m und mehr treten nicht nur die ESO (mit dem E-ELT, 42 m, rund 1000 Spiegelsegmente) und die USA gegeneinander an (vgl. Artikel A44): Noch schärfer ist die Konkurrenz zwischen den zwei US-Projekten TMT (30 m; 492 Segmente) und GMT (24.5 m, 7 Segmente). Hier treffen zwei völlig unvereinbare Konzepte, Forschungseinrichtungen und Einstellungen der führenden Köpfe aufeinander, wie ein langer Artikel in Science (326 [23.10.2009] 512-5) verdeutlicht. Beide Projekte haben erst einen Bruchteil der erwarteten Kosten von 1 Mrd. bzw. 700 Mio.$ zusammen (und sind sogar schon in China und Indien vorstellig geworden) – während es beim noch teureren E-ELT dank großer Unterstützung durch die ESO-Staaten besser aussieht. Und eine Fusion von TMT und GMT zu einem schlagkräftigeren Projekt ist schon lange nicht mehr möglich … NACHTRAG: TMT-Werbung bei Wired. NACHTRAG 2: die LA Times zum Wettlauf.

Radioaktiver Zerfall doch nicht temperaturabhängig? Entsprechende Beobachtungen anderer Gruppen – die im Rahmen der Physik keinen Sinn machen würden – widerlegt ein neuer Versuch zwar nicht direkt, aber er liefert ein starkes Nullresultat. (arXiv Blog 27.10.2009)

Wireless LAN ist ein Spin-Off der Radioastronomie

Genauer gesagt basiert die für Funknetzwerke aller Art notwendige Signalverarbeitung mittels Spezialchips für schnelle Fouriertransformation auf Arbeiten des australischen Radioastronomen John O’Sullivan – der eigentlich damit nach von Hawking vorhergesagten explodierenden Schwarzen Mini-Löchern suchen wollte (die nie gefunden wurden). Später bewährten sich seine Chips aber bei der Signalübertragung trotz starker Reflexionen in Gebäuden, die man durch parallelen Einsatz zahlreicher Frequenzen eliminieren kann. Für seine reine Grundlagenforschung mit spektakulärer Anwendung im „richtigen“ Leben erhielt O’Sullivan jetzt den 2009-er Prime Minister’s Prize for Science. (Science in Public und ABC 28., ASTRON Release 30.10.2009) Und 2010 noch ’ne Ehrung!

Fraktionale Infinitesimalrechnung ideal für Bildverarbeitung in der Astronomie? Diese nicht ganz triviale Mathematik, bei der der Ableitungsbegriff auf nichtganzzahlige Ordnungen erweitert wird, hilft bei der Kanten-Detektion und könnte ebenso beim Erkennen schwacher kosmischer Gebilde wie auch dem Schärfen von Planetenbildern helfen – jetzt gibt’s auch ein fertiges Tool dafür. (Preprint 26.10.2009)

US-Mondforscher wollte „Berufs-Spion“ werden

Immer neue bizarre Details in der Nozette-Affäre: Gegenüber der FBI-Frau, die er für eine israelische Agentin hielt, hat der Mondforscher erklärt, er wolle all sein Wissen über geheime Satellitentechnologie der USA für 2 Mio.$ verkaufen und sich sodann ins Ausland absetzen. Derartige Fluchtpläne im Zusammenhang mit einer drohenden Gefängnisstrafe wegen Betrugs gegenüber der US-Regierung hatte er zuvor gegenüber einem Mitarbeiter geäußert, was überhaupt erst zu der FBI-Operation führte. Israel habe er bereits Geheimmaterial verkauft, behauptete Nozette gegenüber der Agentin – das konnte das FBI bisher nicht bestätigen. (Washington Post 30.10.2009)

Berater erklärt die Wissenschaft in „The Big Bang Theory“

Die umstrittene US-Sitcom (z.Z. samstagsmittags auf Pro7) über vier stereotypische Physiker-Nerds und ihre blonde Nachbarin wird genauso geliebt wie verabscheut – aber die Physik, die darin vorkommt, ist echt: Der Wissenschaftsberater der Show, ein Teilchenphysiker aus LA, hat kürzlich ein Blog gestartet, in dem er sehr detailliert und Episode für Episode die Theorie dazu liefert. (UCLA Today 26.2., Space.com 21.9., Cosmic Variance 23.10.2009)