Posts Tagged ‘Dunkle Materie’

Jagd auf Dunkle-Materie-Teilchen: die nächste Beinahe-Entdeckung, jetzt von EDELWEISS-II

25. März 2011

Man konnte es schon hier, hier und eben noch hier („Nachweis …“) lesen: Die Detektoren, die im Untergrund Teilchen der Dunklen Materie direkt nachzuweisen trachten, nähern sich einer Empfindlichkeit, bei der es passieren sollte. In den vergangenen 20 Jahren sind sie um einen Faktor 1000 besser geworden, und in den nächsten 10 dürfte es ein weiterer Faktor 100 sein: In 1, 5, 10 Jahren höchstens sollte sich ein eindeutiges Signal zeigen. Dem 2009-er Beinahe-Erfolg von CDMS hat sich gerade eine ebenfalls nicht signifikante Detektion von ein Handvoll Weakly Interacting Massive Particles durch EDELWEISS-II hinzu gesellt: „Five nuclear recoil candidates are observed above 20 keV, while the estimated background is less than 3.0 events.“ Beide Experimente arbeiten nun an einer gemeinsamen Auswertung ihrer Messungen, von der man allerdings nicht zu viel erwarten sollte: Die beiden WIMP-Kandidaten von CDMS hätten Energien von 12 und 15 keV und wären wohl nicht dasselbe wie die EDELWEISS-Kandidaten. Ein weiteres wichtiges Experiment ist XENON100, das bisher rein gar nichts sieht und damit zwei anderen Experimenten – DAMA und CoGeNT – widerspricht, die etwas zu sehen glauben.

Inzwischen hat sich dessen Datenmenge mindestens verzehnfacht, auch wenn es noch Ärger mit der Auswertung („Radioaktivitätsproblem …“) gibt. In den nächsten paar Jahren sollten sich die Widersprüche zwischen den Experimenten durch deren weitere Verbesserungen eigentlich auflösen (und endlich mal zwei mit unterschiedlicher Technik dieselbe Art Teilchen messen, das im Idealfall auch noch direkt mit dem LHC ‚hergestellt‘ werden kann) – aber es ist keineswegs ausgemacht, dass am Ende genau ein WIMP dingfest gemacht ist, das für alle astronomischen Effekte der Dunklen Materie verantwortlich zeichnet. Die ’normale‘ Materie ist schließlich kompliziert genug: Da kann es gut sein, dass das Dunkle Universum auch über verschiedene Teilchen verfügt. Wie auch immer: Wenn das oder die Teilchen erst einmal entdeckt sind, wird die nächste Generation von Detektoren ganz direkt ihren Eigenschaften nachspüren. Armengaud & al., Preprint 21., Nature News (in diesem 3-Seiten-Review wurde EDELWEISS glatt vergessen), Nature Blog 24.3.2011 sowie Aspera zu EDELWEISS und dem generellen Stand der Forschung. NACHTRAG: noch ’n dicker Review!

Feuer in der Soudan-Mine – Untergrund-Detektoren wohl nicht gefährdet: Ein Brand im Schacht zum Soudan Underground Laboratory in Minnesota am 17. März konnte rasch gelöscht werden, und wahrscheinlich ist den Experimenten in 700 m Tiefe zur DM-Jagd (CDMS sitzt hier) und anderer Fundamentalphysik nichts passiert. Das Labor – das zu dem Zeitpunkt menschenleer war – ist vom Rest des Ex-Bergwerks gut abgeschottet; allerdings musste die Kühlung von CMDS herunter gefahren werden, und es kann dauern, bis das Experiment wieder läuft. (Physics World 22., Nature Blog 21., Timberjay 17.3.2011) NACHTRAG: Nach einer ersten Besichtigung sind die Experimente im Labor unbeschädigt, aber es muss viel geputzt werden. Und CoGeNTs schöne Messreihe ist unterbrochen … NACHTRAG 2: … während man sich auch bei CDMS Sorgen macht. NACHTRAG 3: noch’n Nachzügler. NACHRTRAG 4: Den Experimenten ist nichts passiert, aber die Wiederinbetriebnahme dauert.

Hat das Tevatron Anzeichen „neuer Physik“ entdeckt?

Nur noch ein halbes Jahr darf der amerikanische Teilchenbeschleuniger laufen, bevor er im September abgeschaltet wird („Das Tevatron …“) – aber auf der Zielgeraden könnte noch einmal eine bedeutende Entdeckung gelungen sein: Kuriose Effekte im Zusammenhang mit dem Top-Quark, die mit steigender Energie ausgeprägter werden (aber nicht so signifikant sind, dass es nicht doch eine Zufallsfluktuation sein könnte), scheinen auf ein unerwartetes neues Elementarteilchen hin zu deuten. Das Higgs-Teilchen ist es sicher nicht, eher ein Axigluon, Diquark oder unbekanntes Boson – oder aber ein Hinweis auf zusätzliche Raumdimensionen. Sollte es da tatsächlich ein exotisches Teilchen geben, das sich dem Tevatron indirekt zu erkennen gegeben hat, dann liegt es u.U. in der Reichweite des – inzwischen wieder kräftig Protonen kollidieren lassenden – LHC, es direkt zu erzeugen.

Derweil hat das Tevatron geholfen, den möglichen Massenbereich für das Higgs noch weiter einzugrenzen, auf 114 bis 156 oder 183 bis 185 GeV/c^2: Damit ist es wahrscheinlicher geworden, dass es „leicht“ ist, was wiederum den Nachweis durch den LHC erschweren würde. Dem Endlauf des Tevatron – wo man sich immer noch vage Hoffnungen macht, dem CERN die Entdeckung wegschnappen zu können – ist übrigens ein Blitzschlag dazwischen gekommen: Mindestens 2 Wochen liegt der Beschleuniger lahm, während ein Magnet ausgetauscht wird. (Ars Technica, Nature Blog 23., US/LHC Blog 22., Symmetry Breaking 18., Physics World 15.3.2011. Und Nature 17.3.2011 zur erhofften Rolle des LHC bei der nächsten Großen Vereinheitlichung, 150 Jahre nach Maxwell) NACHTRAG: CERN Bulletin (mehr) zum neuen Run des LHC. NACHTRAG 2: Beim CERN gibt man sich siegessicher, dass das Tevatron Higgs-mäßig verloren hat. NACHTRAG 3 zum Tevatron-Effekt. NACHTRAG 4: dito. NACHTRAG 5: dito, oder auch nicht, oder was.

Neutrino-Teleskop mit optischen Teleskopen verkoppelt

Der Neutrino-Detektor ANTARES im Mittelmeer vor der französischen Küste ist inzwischen mit mehreren automatischen optischen Teleskopen „verkoppelt“ worden, die sonst rasch auf dasjenige Himmelsfeld schwenken, in dem Satelliten einen Gamma-ray Burst gesehen haben. Dieselbe Reaktion wird auch bei – vermeintlichen – Neutrinobursts (das sind zwei oder mehr Neutrinos dicht beieinander oder ein einzelnes mit besonders hoher Energie) getriggert, die ANTARES registriert, könnten sie doch auf dieselben gewalttätigen kosmischen Prozesse zurück gehen, die es am Himmel im sichtbaren Licht blitzen lassen. Einen konkreten Erfolg gab es zwar bei den zwei Dutzend Triggern seit 2009 noch nicht aber ein Akronym für das intergrierte System: „TAToO“ = Telescopes and ANTARES Target of Opportunity. (Ageron & al., Preprint 23.3.2011)

Das schwerste und komplexeste „Anti-Ding“, einen Anti-Helium-Kern aus zwei Antiprotonen und zwei Antineutronen, hat der Relativistic Heavy Ion Collider erzeugen können, eine weitere Steigerung gegenüber dem Anti-Hyper-Triton („Schwerste Antimaterie …“) vom letzten Jahr. Das Antihelium entsteht allerdings so selten, dass es das AMS-Experiment – das nächsten Monat endlich auf die ISS geschafft werden soll – wohl nicht sehen wird. Und das nächstschwerere Antielement, Anti-Lithium, ist auch künstlich noch lange nicht in Reichweite – bei Raumtemperatur könnte es theoretisch einen Festkörper bilden. (STAR Collaboration, Preprint, New Scientist 22., Physics World 25.3.2011) NACHTRAG: einen Monat später LBL und BNL Releases, CERN Bulletin; Nature Blog, Spiegel.

LHC wird wieder hoch gefahren – und erste Negativ-Resultate in Sachen Supersymmetrie und Higgs-Teilchen

12. März 2011

Seit dem 19. Februar kreisen nach der Winter-Wartungspause wieder Protonen im Large Hadron Collider, der sich ohne nennenswerte Probleme wieder in Betrieb nehmen ließ, und ab Mitte März sollen sie auch wieder kollidieren: Da nun die „Leuchtkraft“ von Anfang an viel höher ist als während deren vorsichtiger Steigerung das Jahr 2010 hindurch, werden 2011 rund 100-mal mehr Kollisionsdaten – und damit viel aussagekräftigere Statistik – erwartet. Trotzdem waren auch schon die 2010-er Daten neben der Bestätigung des Standardmodells der Teilchenphysik bereits für Tests zumindest bestimmter Ideen in Sachen Supersymmetrie und Higgs-Mechanismus gut genug: Beide verliefen negativ. Doch das bedeutet noch nicht viel: Bei der – weithin als besonders sinnige und „schöne“ Erweiterung des Standardmodells angesehenen – Supersymmetrie können CMS und ATLAS bislang nur die Variante CMSSM + mSUGRA ausschließen, beim Higgs gilt das nur für eine spekulative Erweiterung der Teilchenfamilienzahl von 3 auf 4 und einen bestimmten Massenbereich.

Wenn der LHC weiter so gut läuft, sollte sich Supersymmetrie der einen oder anderen Art aber im Laufe des Jahres blicken lassen – wenn dies jedoch auch bis Ende 2012 (wenn der LHC für umfangreiche Upgrades ein Jahr lang still gelegt wird) immer noch nicht der Fall sein sollte, dann sieht es womöglich schlecht aus. Dito in Sachen Higgs (oder Higgse), aber da würde so mancher Physiker sogar eine eindeutige Nicht-Detektion für interessanter als einen Nachweis halten, weil das der Teilchenphysik erst recht neuen Schub verleihen würde. Symmetry Breaking 10., Interactions 7., Starts with a Bang 4., Symmetry Breaking, New Scientist Blog, Nature OpEd 2.3., CERN Bulletin, Nature, BBC 28., Symmetry Breaking 25., New Scientist Blog 24., Physics World, Science 2.0 22., Reuters 21., Paper vom Scopel & al., Physics World Blog, Cosmic Log 20., Cosmic Variance 17.2.2011. NACHTRAG: Nun kollidieren sie wieder, die Protonenstrahlen! Und neue Higgs-Limits vom Tevatron – ist das Teilchen eher leicht?

Nachweis der Dunklen Materie nahe – oder gar schon im Kasten?

In den kommenden 5 bis 10 Jahren wird auf einem oder mehreren Wegen ein überzeugender Nachweis von Teilchen der Dunklen Materie gelungen sein, davon gehen heute viele Teilchenphysiker aus – und ein paar sind sich sogar (fast) sicher, schon ein mehr oder weniger überzeugendes positives Signal gefunden zu haben. Allerdings ist das Forschungsgebiet von ungewöhnlicher Aggression der kleinen Forschungsgruppen untereinander gekennzeichnet, und des einen Entdeckung ist meist des anderen Selbsttäuschung. Auch wirft man sich gerne gegenseitig vor, nicht alle Fakten auf den Tisch zu legen, so dass die statistische Bewertung behaupteter Effekte mitunter Geschmackssache bleibt; eine kontroverse Metaanalyse sieht z.B. jetzt bei gleich drei Detektionsexperimenten Verdächtiges. Auch die Schwelle, ab der man von einem klaren Nachweis eines DM-Teilchen sprechen kann, ist kontrovers: Manchen würde es genügen, wenn zwei direkte Detektionsexperimente (also Messgeräte für Exotisches tief im Untergrund) parallel ein Auf und Ab der Rate – im Einklang mit dem Erdorbit um die Sonne – sehen würden, andere verlangen zusätzlich die Erzeugung des Teilchens in einem Beschleuniger. (Science 4.3.2011 S. 1132-3. Auch Cosmic Variance, Physics Today Blog und Starts with a Bang zu der Falschmeldung, die DM sei widerlegt worden, und Astrobites zu ihrer Beobachtung per Microlensing)

Radioaktivitätsproblem beim direkten Detektor XENON100: Eines der wichtigsten Untergrundexperimente zum direkten Nachweis durchzischender DM-Teilchen wird empfindlich von zerfallendem Krypton-85 gestört, das sich in den 161 kg flüssigem Xenon befindet – zwar lassen sich die Zerfallsereignisse aufgrund ihrer Signatur heraus filtern, aber leider nur mit 99.5%iger Sicherheit. Will sagen: Jedes 200. vermeintliche DM-Teilchen ist ein falsches positives, und das ist bei der geringen zu erwartenden Detektionsrate ein Problem, an dem nun emsig gearbeitet wird. (Nature 25.2.2011)

Direkte Detektion Dunkler Materie: Kommt bald der Durchbruch?

9. Februar 2011

Die direkte Suche nach der Dunklen Materie des Kosmos mit Detektoren im Untergrund könnte schon dieses Jahr einen entscheidenden Schritt vorankommen: Schon Anfang 2011 sollte der besonders empfindliche XENON 100 (bisher Nullresultat) seine ersten Ergebnisse mit größerer WIMP-Fangmasse präsentieren, und auch von mehreren anderen Experimenten – darunter CoGeNT (geheimnisvoller Hintergrund) („Radio-‚Nebel‘ …“) – werden Veröffentlichungen erwartet. Und wenn sich die WIMPs wieder nicht melden sollten: In den kommenden 10 Jahren wird die Empfindlichkeit vieler Experimente noch einmal um mehrere Größenordnungen steigen. Um 2020 werden wir entweder genau wissen, aus was die Dunkle Materie besteht – oder woraus nicht. Cosmic Variance 3.2.2011. Auch eine PM der JGU Mainz zu deren Beitrag zu XENON 100, Nature zu Ärger um das Untergrundlabor DUSEL („Neues Untergrundlabor …“) und Silicon über einen britischen Supercomputer, der u.a. Daten der Dark Energy Survey („Eine weitere …“) auswerten soll.

Lebensdauer des Myons besser denn je gemessen

2.196980±0.000002 µs beträgt die Lebensdauer des schweren Gegenstücks des Elektrons nach neuen Messungen in einem Schweizer Labor (deren Datenmenge allerdings so gewaltig war, dass nur ein Superrechner in den USA damit klar kam): Das verbessert wiederum Rechnungen zur Schwachen Kernkraft. (BU College PR 4.2.2011. Und PMn des MPK zu Präzisionsmessungen, die einmal bei der Klärung der Frage helfen sollen, ob das Neutrino sein eigenes Antiteilchen [„Gibt es …“] ist, und zum Befüllen des Double-Chooz-Detektors)

Ein neuer Quantenzustand des Wasser-Moleküls manifestiert sich auf extrem engem Raum: Dann bestimmt nicht mehr allein Elektrostatik die Wasserstoffbindung, weil Quantenschwankungen der Ladung eine Rolle zu spielen beginnen. Was wiederum für die Rolle des Wassers beim Leben wichtig sein könnte: Der Effekt wurde auf Größenskalen von 2 µm beobachtet, was etwa dem Abstand zwischen Strukturen in Zellen entspricht. (Physics World 4.2.2011)

Ein neuartiger Nachweis von Dunkler Materie im Außenbereich von Galaxien

13. Januar 2011

scheint mit Hilfe von Gravitationslinsen und dem Chandra-Satelliten gelungen zu sein, wurde heute auf der 217. AAS-Tagung verkündet, aber er ist nicht leicht nachzuvollziehen. Das Indiz ist eine „Anomalie“ der Helligkeit der Linsen-Bilder eines fernen Quasars, dessen Licht durch den Außenbereich einer großen Vordergrundgalaxie fällt: Dort wird es durch den starken Linseneffekt in mehrere Bilder gespalten, aber die die einzelnen Sterne wie die Dunkle Materie in der Galaxie überlagern dem einen zusätzlichen schwachen Linseneffekt durch Microlensing. Und der ist abhängig von der Wellenlänge, weil das sichtbare Licht und die Röntgenstrahlung aus unterschiedlich großen Bereichen des Quasars kommen und deswegen der Linseneffekt durch kompakte Sterne ein anderer ist. Nach allerlei Mathematik kommt heraus: Zwischen 5 und 8 kpc Zentrumabstand bestehen Galaxien (14 Fälle wurden untersucht) zu 85 bis 95% aus Dunkler Materie. Zumindest ist dies 5-mal wahrscheinlicher als dass es dort nur die sichtbaren Sterne gibt (und 10-mal wahrscheinlicher dass dort praktisch nur DM sitzt). Zwar wissen wir dadurch immer noch nicht, woraus die DM eigentlich besteht, aber angesichts der Evidenz im großen Kosmos für sie ist ein neuartiger Nachweis ihrer Existenz im Inneren von Galaxien ein wichtiger Aspekt.

Eine weitere Verbesserung der Ia-Supernova-Methode zur Messung der Dunklen Energie

wurde auf derselben PK präsentiert: Allmählich schält sich heraus, dass Supernovae mit höheren Ejekta-Geschwindigkeiten etwas rötlicher als der Rest sind, was wiederum hilft, Staubeffekte (die ebenfalls röten) heraus zu rechnen. Ungefähr um einen Faktor 2 mag das die Ungenauigkeit der Entfernungsbestimmung über die gemessene Maximumshelligkeit einer SN reduzieren helfen. Eine gute Nachricht für die Dark Energy Survey, die mit der Dark Energy Camera („Große Instrumente …“) gleich vier Methoden anwenden soll, um der Dunklen Energie Herr zu werden. Dazu zählen neben den Supernovae des Typs Ia auch die großräumige Struktur des Kosmos, Galaxienhaufen und Gravitationslinsen. 300 Mio. Galaxien, über 100’000 Haufen und 4000 Supernovae soll die Survey auf einem Achtel des Himmels einfahren, 4 Petabyte Daten in 5 Jahren; First Light der 570-Megapixel-Kamera ist Ende des Jahres.

„Dunkle“ Galaxien verraten sich in Gezeitenschweifen

großer Galaxien, in deren Nähe sie sich aufhalten und deren Wasserstoffgas sie zu großen Bögen herausreißen. Das läßt sich im Fall von Messier 51 aber auch bei kleineren – bekannten – Begleitgalaxien direkt testen (erfolgreich bei Massenverhältnissen große/kleine von 1:3 bis 1:100), und so weit draußen ist auch keine normale Spiralstruktur mehr möglich: Sieht man einen derartigen Wasserstoffschweif, dann muss da einer dran gezogen haben. Was zu der kühnen Vorhersage eines unentdeckten Begleiters der Milchstraße führt, mit 1/100 ihrer Masse, 80 kpc Abstand und einer relativ präzisen Position. Laufende Infrarot-Himmelsdurchmusterungen sollten „Galaxie X“ aufspüren können. NACHTRAG: Papers zur Technik und zur Prognose (Präzisierung).

Fundamental-physikalische Nachrichten kompakt

29. November 2010

Unabhängiger geometrischer Beweis für die Dunkle Energie

Nur wenn man die Standardkosmologie mit ihrer bizarren beschleunigten Expansion des Alls annimmt, sind die räumlichen Orientierungen von fernen Galaxienpaaren so zufällig im Raum verteilt wie man es erwarten sollte: Das Argument ist nur statistisch aber doch so stark, dass es jetzt als weiterer – gänzlich unabhängiger – Beweis für die Existenz der Dunklen Energie gefeiert wird. Bei einer anderen Kosmologie und damit anderen Expansionsgeschichte sähe es so aus, als hätten die Verbindungslinien der Galaxien im Raum eine gewisse Vorzugsrichtung, was keinerlei Sinn machen würde. Dieser „Alcock-Paczynski-Test“ wurde schon 1979 vorgeschlagen, ist aber erst jetzt dank umfangreicher Galaxienkataloge samt Rotverschiebung möglich geworden: Den Dopplereffekt aus den Galaxienorbits heraus zu rechnen, um den rein kosmischen Unterschied der Rotverschiebungen und damit Entfernungen zu isolieren, ist immer noch kritisch, aber zumindest kommt schon mal heraus, dass der Kosmos insgesamt flach ist und beschleunigt expandiert – auch wenn das Ergebnis noch unscharf für Rückschlüsse auf die Natur der Dunklen Energie ist. Mit kommenden Galaxiendurchmusterungen im tiefen Kosmos sollte das aber gehen. (Marinoni & Buzzi, Nature 468 [25.11.2010] 539-41; auch Heavens, ibid 511-2; Nature News 24., Physics World 25., Ars Technica 26.11.2010. Und ein langer Review über The Accelerating Universe)

Labor-Messungen der Gravitationskonstanten widersprechen sich weiterhin: Die vermeintlichen Fehlerbalken der einzelnen Bestimmungen von G durch trickreiche Experimente auf kleinem Raum sind winzig – aber die Werte selbst passen nicht zusammen. Und so wird wohl der nächste „offizielle“ Wert, in den alle in letzter Zeit publizierten Messungen eingerechnet werden, wieder einmal einen peinlich großen Fehlerbalken haben. (Davis, Nature 468 [11.11.2010] 181-3. Auch Nature News, Ars Technica zu einer ungewöhnlich kleinen Messung des Proton-Durchmessers – und Pressemitteilungen der TU Darmstadt und der Uni Bremen sowie Nature, Physics World, Ars Technica, LiveScience und DLF zu einem Riesen-BEC im Bremer Fallturm; die Forschung zielt auf’s Äquivalenzprinzip)

Erste LHC-Blei-Ergebnisse: Früher Kosmos quasi eine perfekte Flüssigkeit

Die Blei-Ionen kollidierten im LHC erst ein paar Tage, da waren schon die ersten Papers mit Analysen eingereicht: Im Prinzip werden die Erkenntnisse des amerikanischen RHIC zum Quark-Gluonen-Plasma auch bei 13-mal höherer Energie von den Experimenten ALICE – spezialisiert auf diese Versuche – und ATLAS bzw. CERN bestätigt. Manche überraschte dabei aber, dass sich dieser kuriose Materiezustand, den es auch kurz nach dem Urknall gab, auch unter diesen Umständen wie eine perfekte Flüssigkeit und nicht wie ein Gas aufführt. Auch wurde Jet-Quenching beobachtet, d.h. statt diametralen Teilchenstrahlen wie zuvor bei den Protonenkollisionen wird einer der Jets unterdrückt, wenn die komplizierten Kerne kollidieren. (CERN Release 26., STFC Release 23., Univ. of Birmingham Release 22., CMS Release 18.11.2010; Symmetry Breaking 18., New Scientist 25., Welt der Physik 29.11.2010)

Zum ersten Mal Antimaterie „längere“ Zeit eingefangen hat das ALPHA-Experiment des CERN: Mindestens 38 Anti-Wasserstoff-Atome, zuvor „zusammengesetzt“ aus Antiprotonen und Positionen, hielten es dank ihres magnetischen Moments bei 335 Experimenten jeweils 172 Millisekunden in einem Oktupolfeld aus (das danach jeweils abgeschaltet wurde, so dass die Antimaterie an der Wand des Behälters mit charakteristischem Signal zerstrahlte). Etwas über das Wesen der Antimaterie lernen kann man so zwar immer noch nicht, aber der Weg zu längerem Einfang ist nun geebnet: Wenn man es – in fünf Jahren?? – schafft, 100 Antiatome gleichzeitig fest zu halten, könnte man sie per Laser spektroskopieren. Und herausfinden, ob sich Antimaterie von normaler unterscheidet, was wiederum zu verstehen helfen könnte, warum erstere im Kosmos de facto verduftet ist. (LBL, CERN Releases [mit kleiner Datumspanne am Anfang], Nature News, Physics World, Scientific American, Ars Technica, New Scientist, Telegraph, Spiegel 17., LA Times, Welt der Physik, BdW, ZEIT 18., Science Journalism Tracker 19.11.2010)

Radio-„Nebel“ in WMAP-Karte passt zu Dunkel-Materie-Verdacht im Gamma-Bereich

Bewiesen ist wieder einmal nichts – aber die (mit wenig Freiheitsgraden) berechnete Synchrotronstrahlung, die entstehen müsste, wenn das Gammaglühen aus der Umgebung des Galaktischen Zentrums auf die gegenseitige Vernichtung von WIMPs (3. Absatz) als Konstituenten der Dunklen Materie zurück gehen würde, passt verblüffend gut zu einem diffusen Radiosignal, das der WMAP-Satellit gesehen hat. Und nämliches WIMP würde auch noch zu den – höchst umstrittenen – direkten Detektionen von DAMA und CoGeNT passen. Hmm … (Hooper & Linden, Preprint 19.11.2010. Auch Spekulationen über ein X-Teilchen, das DM und weitere Probleme gleichzeitig lösen soll, der Detektor CAST für Axionen oder Chameleons in der Sonne, andere Dunkel-Materie-Kandidaten – und ein Nullresultat von XENON 100, einem weiteren Untergrund-Experiment zur DM-Jagd)

Zoff im Untergrund: Jäger der Dunklen Materie zanken sich über ein Null-Resultat

8. Mai 2010

Hat der Detektor XENON 100 harte Limits für Teilchen der Dunklen Materie mit geringer Masse geliefert und damit vermeintlich positive Resultate der Experimente DAMA und CoGeNT widerlegt – oder können (oder wollen) diese Physiker nicht richtig rechnen? Auf ein vielbeachtetes Paper der XENON100-Kollaboration – die mit ihrem Detektor aus 62 kg flüssigem Xenon im Gran-Sasso-Tunnel nicht ein WIMP-Teilchen fing, obwohl das nach den Daten der anderen beiden Untergrund-Experimente zu erwarten gewesen sei – haben zwei US-Physiker binnen Tagen mit einer außergewöhnlich aggressiven Arbeit geantwortet, in der den XENON-Auswertern unverholen Inkompetenz und Ignoranz vorgeworfen werden. Die Empfindlichkeit des Detektors gerade im kritischen niedrigen Energiebereich sei nämlich viel geringer als sie behaupten würden – und hätten sie die Literatur zum Thema gelesen, wüssten sie das auch. Mithin seien die (ansonsten wenig ernst genommenen) positiven Detektionen Dunkler Materie-Teilchen weiterhin unwiderlegt. Die XENON-Fraktion bereitet bereits den Gegenschlag vor. Immerhin: Hier wird über echte Messungen und Daten gestritten, durchaus ein Fortschritt, wenn auch in einem Stil, der eher an die Abgründe der Blogosphäre erinnert … Mehr bei Physics World 6., Scientific American 5., Cosmic Variance, Nature Blog 4., New York Times, New Scientist 3., Resonaances 1.5., 27., ArXiv Blog 26.4.2010. NACHTRAG: Die XENON-Gruppe steht zu ihrem Paper … NACHTRAG 2: … und es geht weiter hin und her und …

Der ganze Mond als Neutrino-Detektor genutzt werden kann vermutlich mit dem im Aufbau befindlichen europäischen Radiointerferometer LOFAR für ganz lange Wellen: Treffen die Teilchen den Regolith, entsteht kohärente Cherenkov-Strahlung mit ungefähr 3 GHz Frequenz. Das Westerbork-Radioteleskop hat diese zwar nicht gesehen, aber die bisher schärfste Obergrenze festlegen können – LOFAR aber müsste es dann schaffen. (ASPERA April 2010, auch zu den Neutrinoteleskopen IceCube und NEMO sowie ein LBL Release zum Neutrinodetektor ARIANNA und Spiegel zum Neutrinodetektor CUORE) NACHTRAG: noch’n CUORE-Artikel.

Immer höhere Kollisionsraten im Large Hadron Collider

werden seit Ende April erreicht, nachdem die Bündelung („squeezing“) der Protonenstrahlen mit den Magneten erhöht wurde: Die „Leuchtkraft“ des LHC stieg gleich um einen Faktor 10 an. Ziel ist es, bis Ende kommenden Jahres eine Million mal mehr Kollisionsereignisse („10 Millionen …“) zu beobachten als bis jetzt, und der Beschleuniger ist auf einem guten Weg: Bottom-Quarks, W-Bosonen und andere ‚Klassiker‘ der Teilchenphysik sind bereits beobachtet worden, was auch die Funktionsweise der riesigen Detektoren belegt. Bald könnten daher auch die ersten neuen Entdeckungen folgen, zwar noch nicht das Higgs-Teilchen, aber manch andere Exotika. (Symmetry Magazine April [Editorial]; Symmetry Breaking 6., Reuters 5., CERN Bulletin 3.5. [mehr], Science Blogs 29., Cosmic Variance 28., Bild der Wissenschaft 24., New Scientist 23., Physics World 15., New Scientist, Science Blogs 14.4.2010)

Neue – aber weiter indirekte – Hinweise auf ein Tetraquark und damit einen neuartigen Zustand der Materie sind in Elektron/Positron-Kollisionen im japanischen BELLE-Detektor gesehen worden: Eigentlich sollte „Bottonium“ erzeugt werden, ein Meson aus einem Bottom-Quark und seinem Antiteilchen, aber das Kollisionsprodukt zerfiel viel schneller. Ein Tetraquark (Bottom + Up + beider Antiteilchen) würde passen, aber die Signatur ist nicht eindeutig für das schon vor über 30 Jahren postulierte Teilchen. (Nature Blog 5., New Scientist 4.5., Physics World 27.4.2010)

Gewitter funktionieren als Teilchenbeschleuniger in der Natur

Davon zeugen nicht nur Terrestrische Gamma-Blitze („Auch Gewitterwolken …“; s.a. ISAN 105-6) sondern auch der Nachweis von Radiostrahlung, die mit dem Auftreten von Sprite-Entladungen hoch über Gewitterwolken korreliert – vorausgesagt wurde das Ganze übrigens schon 1925. Kosmische Strahlung ionisiert die Hochatmosphäre, und die elektrischen Felder der Sprites beschleunigen die geladenen Teilchen. Die dabei wiederum eine charakteristische Radiostrahlung aussenden – genau wie sie 2008 bei Messungen auf einem Pyrenäen-Gipfel parallel zu Sprite-Sichtungen gemessen wurde. Ein japanischer, ein russischer und ein französischer Satellit sollen sich demnächst diesen Phänomenen zuwenden. (Physics World 19.4.2010)

CDMS‘ Endresultat: Wie die Dunkle Materie wieder nicht entdeckt wurde

19. Dezember 2009

Wenn man einen „Untergrund“ von knapp einem ‚Ereignis‘ innerhalb des Messzeitraums erwartet und dann zwei sieht, dann beweist das … leider per se gar nichts: Die Teilchenphysiker der Welt sind sich einig, dass das Endergebnis der Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) in einer ehemaligen Mine in Minnesota kein überzeugendes Signal von Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) enthält, dem populärsten Kandidaten für die Dunkle Materie des Kosmos. Trotzdem wird das am 17. Dezember präsentierte Resultat, dem nach Gerüchten über ein signifikanteres Ergebnis seit Wochen entgegen gefiebert worden war, als ein Meilenstein auf der direkten Jagd nach Dunkler Materie gefeiert: Die Messtechnik ist jetzt so weit, dass der erste klare Erfolg nicht mehr weit sein sollte – und nicht selten folgte in der Teilchenphysik auf ein insignifikantes Resultat bald ein Volltreffer.

Die CDMS – die jetzt in dieser Form nicht weiter betrieben sondern in einen empfindlicheren Detektor umgebaut wird – bestand aus 30 Germanium- und Silizium-Kristallen nahe des absoluten Nullpunkts: Einschlagende Teilchen verursachen ein Wärmesignal (technisch gesehen ein „Phonon“) wie auch eine Ladung. Beides wird gemessen und verglichen: Größe und relatives Timing der beiden Signale verrät, ob ein WIMP oder eines von vielen anderen ’normalen‘ Teilchen der Auslöser war, die trotz maximal möglicher Abschirmung des unterirdischen Detektors nicht vermieden werden können. Regelmäßige Eichung zeigt genau, wie hoch dieser Untergrund ist, und erst am Ende einer langen Messzeit wird nachgeschaut, was tatsächlich passiert ist.

Das Endresultat liegt nun nebst mathematischer Analyse vor: Die Wahrscheinlichkeit liegt bei 23%, dass beide WIMP-Kandidaten Untergrundereignisse sind – es hätten fünf sein müssen, um das in der Teilchenphysik übliche Signifikanz-Niveau zu erreichen. Somit lassen sich aus den Messungen nur bestimmte Obergrenzen für die Eigenschaften möglicher WIMPs ableiten, die immerhin die Zweifel an den stets umstrittenen angeblichen positiven Resultaten des konkurrierenden DAMA-Experiments („Auf der Jagd …“) weiter verstärken. Weitere Detektoren für Dunkle Materie sollten bald ebenfalls harte Ergebnisse liefern, Zeplin-III zum Beispiel: Vielleicht wird 2010 das Jahr, in dem der Hauptbestandteil des Universums greifbar wurde. CDMS hat dazu leider nichts beitragen können.

Detailliertes Paper zu den und Zusammenfassung der CDMS-Daten, Liveblogs der Bekanntgabe von Cosmic Variance und Excited State und das Medienecho (früher), z.B. Physics World (Blog), New Scientist, BBC, Starts with a Bang, In the Gutter, Professor Astronomy, ScienceBlogs, KosmoLogs 18., Scientific American, Guardian, New York Times, Science News, Symmetry Breaking, Ars Technica, Not even Wrong, Universe Today, ScienceBlogs, Twitter 17., Starts with a Bang, In the Gutter 14., Science Blogs, Physics World Blog, Cosmic Variance 9., New Scientist Blog, In the Dark 8., Resonances 7.12.2009. NACHTRAG: Das Paper ist veröffentlicht. NACHTRAG 2: was XENON bringen könnte. NACHTRAG 3: Das Paper ist auch im Druck erschienen, mit seiner „not statistically significant evidence for a WIMP signal.“

LHC macht kurze Pause – nach Rekord-Kollisionen mit 2.36 TeV Energie

Am 16. Dezember endete die erste Phase der Inbetriebnahme des Large Hadron Collider: Über eine Millionen Teilchenkollisionen waren bis dahin aufgezeichnet worden, darunter zuletzt solche mit einer Rekordenenergie von 2.36 TeV – womit die Führerschaft in der Teilchenphysik unübersehbar von den USA nach Europa zurückgekehrt ist. Nach einiger Feinabstimmung insbesondere der Sicherheitsvorkehrungen wird der LHC im Februar 2010 wieder eingeschaltet, um dann mit noch höherer Energie mit der ‚richtigen‘ Wissenschaft zu beginnen. Der einzige nennenswerte Zwischenfall im ersten Monat war ein kurzer Stromausfall gewesen, der sich insbesondere durch das Verstummen aller CERN’schen Webserver bemerkbar machte, den LHC selbst aber nicht gefährdete. (CERN Press Release 18., Scientific American 10., New York Times, Physics World Blog 9., PlaceboAlarm 8., Nature Blog 7., New Scientist Blog 4., Ars Technica, Cosmic Log, Scientific American, The Register 2.12.2009. Und Physics World 10., New Scientist 14.12.2009 zur Spekulation, dass der Fermi-Satellit eher als der LHC eine Signatur des Higgs-Teilchens finden könnte, sowie ein langer Vanity Fair-Artikel zum LHC)

Sorgen um die Archivierung der Daten des LEP, des Large Electron Positron Colliders, treiben das CERN um: Da er für den Bau des LHC Platz machen musste (siehe Artikel 148), sind die 100 Terabyte Daten einmalig, die er hinterließ. Deren Speicherung und regelmäßige Übertragung auf neue Medien ist zwar heutzutage kein Problem mehr – aber die Software zu erhalten, die zum Verständnis der Messungen und ihrer Aufbereitung nötig ist, macht erheblich mehr Sorgen. Das meiste wurde noch in FORTRAN statt dem heute üblichen C++ geschrieben, vieles ist nicht wirklich dokumentiert, und die Zahl der CERN-Forscher, die noch alles wissen, wird mit der Zeit nicht größer … (Holzner & al., Preprint 9., arXiv Blog 11.12.2009)

Kosmische Kuriosa kompakt

20. November 2009

Inbetriebnahme des LHC in diesen Stunden

Während sich Physiker und (durchweg) Nichtphysiker noch ein wenig darüber streiten, ob mit dem Large Hadron Collider unwägbare Gefahren für Genf, die Erde oder das Universum verbunden sind, wird der Teilchenbeschleuniger in diesen Stunden wieder hochgefahren, 14 Monate nach der schweren Panne kurz nach dem ersten Start – das konnte auch ein Kurzschluss in einem über der Erde gelegenen System nicht verhindern, den ein von einem Vogel verlorenes Stück Baguette ausgelöst haben soll. Soeben ist der Strahl einmal ganz herum gelangt, nun wird es auch in der Gegenrichtung ausprobiert. Laufende Updates liefert der Twitter-Feed des CERN.

Schon nächste oder übernächste Woche könnte es die ersten Teilchenkollisionen geben (zu denen es 2008 erst gar nicht gekommen war): zunächst noch mit viel geringerer Energie als sie längst der große US-Konkurrent Tevatron schafft, aber die riesigen Detektoren rund um den Ring werden dann endlich etwas zum Detektieren haben. Und bereits im Januar könnte der LHC am Tevatron vorbeiziehen. (Cosmic Variance, Boston Globe, Discovery, Nature Blog, Tracker, BBC, Physics World 20., BBC, Telegraph 19., AP 17., Cosmic Log 13., eSkeptic 11., Cosmic Variance 8., Twisted Physics 6.11.2009) NACHTRÄGE: CERN, LBL Releases, BBC, AP, New York Times, Scientific American, Discovery, Tagesschau, BR, KosmoLogs, FAZ, WissensLogs, Welt der Physik (mit Twitter-Protokoll) zum Erfolg.

Auch Gewitterwolken funktionieren offenbar als Teilchenbeschleuniger: Wie schon andere Satelliten vor ihm, sieht Fermi „Terrestrial Gamma Flashes“, insbesondere mit einer Energie von 511 keV – da werden wohl Positronen und Elektronen annihiliert. Aber auch ein Mechanismus, bei dem die Wolken Elektronen beschleunigen, die dann mit Luftmolekülen kollidieren und Gammablitze erzeugen, ist denkbar. (Symmetry Magazine 6.11.2009) NACHTRAG: Hat’s noch wer mitbekommen … NACHTRAG 2: … aber es berichten nicht genug? NACHTRAG 3: Dafür gibt’s einen eigenen Mini-Satelliten, Firefly. NACHTRAG 4: Und gleich noch ein Artikel von Science@NASA. NACHTRAG 5: Auch Fermi guckt nach TGFs – ebenso wie der Satellit AGILE.

Auf der Jagd nach Dunkler Materie – am Himmel und im Labor

Während sie manche am liebsten loswerden wollen, glauben andere, direkte Spuren der Dunklen Materie bereits in astronomischen Daten gefunden zu haben. Oder sind überzeugt, die vermuteten Teilchen bald mit Detektoren auf der Erde einfangen zu können, seien es laufende oder vorgeschlagene (etwa mit Richtungsempfindlichkeit). Der Fermi-Satellit sieht Gammastrahlung aus Richtung des Galaktischen Zentrums, die darauf zurückgehen könnte, dass bestimmte DM-Teilchen mit normaler Materie annihilieren – die Daten könnten aber auch ‚konventionell‘ erklärt werden. (Diese Studie sorgte auch für Wirbel, weil die Autoren ‚von auswärts‘ Fermi-Daten analysierten, die die Fermi-Forscher selber noch gar nicht ausgewertet hatten.)

Derweil suchen eine ganze Reihe Experimente – meist unterirdisch – nach speziellen Kandidaten für die Dunkle Materie, namentlich Neutralinos und Axions, wobei die letzteren weniger populär aber womöglich physikalisch vielversprechender sind. Versuche, die umstrittene angebliche Detektion Dunkler Materie durch das Experiment DAMA unabhängig nachzuprüfen, hakt allerdings an der mangelnden Verfügbarkeit von zentnerweise hochreinem Natriumjodid. (Goodenough & Hooper, Preprint 11., Nature 5.11. 23, Scientific American 3.11., Physics World 29., Sky&Tel., Cosmic Variance 28., Nature News 2009.1018 19.10.2009 zu Fermi, Irastorza, Preprint 15., Ahlen & al., Preprint 1.11.2009 zu den Labors) NACHTRAG: mehr zu den Fermi-Daten.

Neues Untergrundlabor DUSEL wird weiter gefördert: Die NSF investiert 29 Mio.$ in Detailstudien für das tiefste Untergrundlabor überhaupt, das Deep Underground Science and Engineering Laboratory in South Dakota – der Bau könnte um 2013 beginnen. Derweil laufen im Baikalsee Experimente, um durchs Wasser schießende Neutrinos über akustische Effekte nachzuweisen. (Berkeley Press Release 15., Aynutdinov & al. Preprint 5.10.2009)

Das Vereinigte Königreich steigt aus dem Gemini-Projekt aus

Das scheint nun so gut wie sicher zu sein: Man will die 4 Mio. Pfund im Jahr Anteil an den Betriebskosten der beiden 8-m-Teleskope auf Hawaii und in Chile sparen. Bisher wurden 35 Mio. investiert, und das UK hat einen Anteil von 23% an dem Projekt. (Physics World 19.11.2009)

Meilenstein für das ALMA-Interferometer: Zum ersten Mal konnten zwei der Radioantennen am chilenischen Standort kohärent zusammengeschaltet werden. Da musste dann auch eine beteiligte deutsche Firma zur Feder, äh, Tastatur greifen und auf die besondere Rolle Nordrheinwestfalens bei ALMA verweisen … (ALMA News, Jodrell Bank Release, ThyssenKrupp PM 19.11.2009) NACHTRAG: ALMA Announcements und der NRAO Newsletter zu den First Fringes.

50 Jahre (modernes) SETI – 25 Jahre SETI Institute

Zwar haben sie immer noch keine Funk- oder sonstigen Signale fremder Zivilisationen vorzuweisen, aber wenigstens konnten die Fans der Search for Extraterrestrial Intelligence dieser Tage zwei runde Jubiläen begehen: Am 19. September 1959 veröffentlichte Nature ein Paper mit dem Titel „Searching for Interstellar Communication“, das dank renommierter Autoren die Radiosuche nach Aliens gewissermaßen legitimierte (während Frank Drake bereits heimlich auf der Suche war). Und am 20. November 1984 wurde das SETI Institute in Kalifornien eröffnet, das sich nach dem Wegbrechen staatlicher Förderung auf anderen Wegen um die systematische Suche und auch verwandte Forschungsgebiete kümmert, übrigens bis hin zur Meteorbeobachtung. Daher war dieser Blogger auch 2007 dort zu Gast, im Rahmen der Aurigiden-Kampagne. (Nature 17.9. 345-6 und 316, New York Times 6.10., Welt der Physik 16., Wired 20.11.2009) NACHTRÄGE: Wow – oder auch nicht … und was wir senden sollten. NACHTRAG 2: Die Washington Post sieht SETI heuer schwer im Aufwind … NACHTRAG 3: … und der New Scientist hofft auf ETs Anruf 2010.

Der ‚Preprint-Server‘ soll ein interaktives Medium werden

Kaum eine Forschungsarbeit aus der Physik (und der Astrophysik allemal) landet nicht früher oder später im „Arxiv“, einer offen zugänglichen Sammlung von schon rund 600’000 Forschungsarbeiten – manche referiert und publiziert, andere nie. Jetzt investiert die National Science Foundation 883’000$ in einen Ausbau der bislang reinen Paper-Sammlung in ein System, das die Kommunikation über die Arbeiten anheizen und diese auch selber auf neuen Wegen erfassen und zugänglich machen soll. Selbst die „Genealogie“ wissenschaftlicher Gedanken soll automatisch ergründet werden … (Cornell Press Release 17.11.2009)

Was war die „beste“ Astronomie des vergangenen Jahrzehnts? Geht man nur von den Zitaten durch andere Arbeiten aus, dann liegt die Kartierung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung durch den Satelliten WMAP klar an der Spitze. Unterdessen hat der besorgte Neuseeländer bei den „fundamentalen Entdeckungen“ der Astronomie auch seine Ränge 26-51 nach der Zeit sortiert – und wieder geht es nach 1980 steil bergab … (We are all in the Gutter 17., Cosmic Diary 19.11.2009)

Darf man an Stelle von Dunkler Materie an der Gravitation spielen?

15. November 2009

Über 25 Jahre befasst sich nun schon eine kleine aber lautstarke Minderheit von Physikern um den unermüdlichen Israeli Mordehai Migrom mit der Möglichkeit, die Evidenz für die Dunkle Materie des Universums verschwinden zu lassen, indem man willkürlich das Newton’sche Gravitationsgesetz abändert. Inzwischen gibt es auch relativistische Erweiterungen dieser „MOND“, und ihre Fans glauben, damit einen Großteil derjenigen Beobachtungen erklären zu können, für die sonst die – in der Standardkosmologie bei weitem über die normale Materie dominierende – Kalte Dunkle Materie (CDM) herangezogen wird. Und manchmal sei MOND sogar besser als CDM in der Lage, etwa kuriose Eigenschaften von Galaxienhalos zu verstehen.

Völlig anders sieht jedoch die etablierte CDM-Fraktion die Lage: Während MOND gerade mal ein paar lästige Details (wie die Rotationskurven von Galaxien, für die das Konzept einst erdacht wurde) erkläre, beschreibe die – unveränderte – Allgemeine Relativitätstheorie den ganzen Rest des Kosmos tadellos. Und es gibt auch manchen Befund, der klar gegen MOND zu sprechen scheint (siehe z.B. ISAN 81-10). Da hagelt es dann Tadel für die Populärpresse, die MOND als gleichwertige Alternative neben CDM stellt, und selbst die Redaktion von Nature, die das MOND-freundliche Halo-Paper (das sich allerdings nirgends explizit für diese Interpretation der Daten ausspricht) durchgelassen habe, wird kritisiert.

Neue kosmologische Beobachtungsprogramme sollten bald in der Lage sein, zwischen der vielfach abgesicherten Standdardkosmologie (siehe z.B. Artikel 265, 686 und C59) mit CDM und Dunkler Energie und einer MOND-artigen Welt zu unterscheiden – und vielleicht hat auch bald mal eines der zahlreichen Untergrundexperimente Erfolg, das direkt nach Kandidaten für die CDM sucht. Schon jetzt aber kann man festhalten, dass abweichende (aber physikalisch noch irgendwie vertretbare) Meinungen in der Mainstream-Forschung eben nicht unterdrückt werden: Die Flut provokativer Veröffentlichungen aus der MOND-Ecke in normalen Fachzeitschriften ist ein beredtes Beispiel.

Ferreira & Starkman, Science 326 [6.11.2009] 812-5, Ars Technica, Scientific American, Space.com 5., Centauri Dreams 4., SLAC, Cardiff Univ. Releases 2.11., Blanchet & Combes, Preprint 27., Starts with a Bang 27., Dynamics of Cats 9., Starts with a Bang 8., 6., Spiegel, BdW 1.10.2009, Gentile & al., Nature 461 [1.10.2009] 627-8, Uni Bonn PM, New Scientist, Spektrum, STV 30., Physics World 21.9., Milgrom, Preprint 26.8.2009. NACHTRAG: In einem anderen Paper machen sich mehrere der Halo-Autoren dann doch explizit für MOND stark.

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)