17 juli 2019

Dé donkere materie-kandidaat: het neutralino

supersymmetrie

supersymmetrie

De laatste tijd zit ik in een boek gedoken van Ian Nicolson, getiteld Dark side of the Universe. Twee redenen daarvoor: 1. Jan Brandt gaf mij dit schitterende boek te leen (waarvoor dank) en hij had het weer van Trevor Lipscombe, de hoofdredacteur van de Johns Hopkins University Press, die het boek uitgaf; 2. Ik geef begin volgend jaar weer een lezing over donkere materie. Om mij daar enigszins op voor te bereiden is zo’n boek wel handig, dus twee vliegen in één klap. Af en toe lees je in zo’n boek dingen waar je niet bij stilstond of waar je nog nooit van gehoord hebt. Bijvoorbeeld het neutralino. Weten jullie daar meer van? Ik niet in ieder geval. Tenminste, tot gisteren. Ik had er wel eens van gehoord, maar dacht altijd ‘ach, da’s één van die vele varianten van elementaire deeltjes’. Net zoiets als neutrino’s, fotino’s, W-ino’s, Z-ino’s, etc… Nee, ik verzin ze niet, die deeltjes hebben ze echt bedacht. Maar wat lees ik nou in Nicolson’s boek: dat die neutralino’s dé belangrijkste kandidaat zijn voor donkere materie, je weet wel, het mysterieuze goedje dat 23% van het heelal zou vormen1. Ik schrijf bijna wekelijks wel een keertje over donkere materie, dus het heeft m’n aandacht. En dan is zo’n neutralino al die jaren aan m’n aandacht ontsnapt. Tsss, Adrianus schaam je. 🙂 Afijn, even een korte inhaalslag. Het draait zoals gezegd allemaal om de vraag wá t donkere materie nou precies is. Zijn het misschien neutrino’s die een tikkeltje massa hebben? In dat geval praat men van hete donkere materie, omdat neutrino’s met bijna de lichtsnelheid gaan (‘heet’ dus in de zin van ‘snel’). Maar vele argumenten zijn er om hete donkere materie af te wijzen. De meerderheid der sterren- en natuurkundigen kiest tegenwoordig voor koude donkere materie, d.w.z. zware deeltjes die niet zo héél snel gaan en die héél zwakjes reageren op gewone materie. Men praat over Weakly Interacting Massive Particles, WIMP’s en daarvan is dat neutralino2 de meest favoriete kandidaat. Neutralino’s zijn hypothetische deeltjes die bedacht zijn in het kader van de supersymmetrie. In supersymmetrie, afgekort SUSY, heeft ieder elementair deeltje een zogenaamde supersymmetrische partner (zie afbeelding hierboven). Quarks hebben s-quarks als supersymmetrische partner, fotonen hebben fotino’s, leptonen hebben s-leptonen, higgs-deeltjes hebben higgsino’s, W-bosonen hebben W-ino’s, Z-bosonen hebben Z-ino’s, enzovoorts. Nou moet ik direct al moeilijk doen, want neutralino’s zijn géén partner van een ‘gewoon’ elementair deeltje. In feite is het een mix van fotino’s, higgsino’s en Z-ino’s. Zucht, zijn jullie er nog? 😀 Afijn, met een geschatte massa van 10-10.000 GeV zijn de neutralino’s de belangrijkste kandidaat voor donkere materie. Ik kan er op deze prachtige zondagavond nog veel meer over schrijven, maar dan zijn jullie denk ik écht afgehaakt. Hou ze wel in de gaten, die neutralino’s. Ik kom er zeker op terug. Ik ga nu weer even verder met sterrenstelsels bekijken op de Galaxy Zoo. Bron: Wikipedia.

  1. Tesamen met 4% gewone materie en 73% donkere energie. []
  2. Standaardsymbool voor het neutralino is \\tilde{\\chi}^0_i, waarin i van 1 tot 4 loopt. []

Reacties

  1. Als je het universum op een quantum-geometrische manier bekijkt heb je die extra massa misschien niet nodig Adrianus.

    Ideetje van mezelf.

  2. da’s hetzelfde idee als Mordehai Milgrom met z’n MOND (Modified Newtonian Dynamics) had: Newton’s gravitatiewet uit de 17e eeuw klopt niet. Verander ‘m en daarmee voorkom je dat je moet werken met ideeën zoals donkere materie.

  3. da’s nou weer veel te vlug gezegd Adrianus, echt weer zo’n anti-kwak opmerking ;o)

    The modification proposed by Milgrom is the following: instead of F=ma, the equation should be F=mµ(a/a0)a, where µ(x) is a function that for a given variable x gives 1 if x is much larger than 1 ( x≫1 ) and gives x if x is much smaller than 1 ( 0 <x≪1 ).
    http://en.wikipedia.org/wiki/Modified_Newtonian_dynamics

    Lijkt er dus op of Milgrom een functietje inpast dat-ie naar believen kan manipuleren om de gravitatiekracht kloppend te maken.

    OK, maar je weet nog niet wat ik bedoel, moet je ff verder vragen dan vertel ik het.

  4. Niet?

  5. Ja, Milgrom zegt dat Newton’s wet op lange afstanden niet meer klopt. Zie hier voor meer info: http://en.wikipedia.org/wiki/Modified_Newtonian_dynamics

    MOND is trouwens omstreden hoor, de meeste wetenschappers denken dat Newton’s wetten fier overeind staan.

  6. “OK, maar je weet nog niet wat ik bedoel, moet je ff verder vragen dan vertel ik het.”

    Vertel, vertel! 🙂

    Trouwens, je reactie met die formule kwam eerst in de Spam-box terecht. Ik moest ‘m er even uithalen, voordat ‘ie door de shredder ging. Kennelijk ziet Akismet formules aan als spam. 🙂

  7. Ja, ik dacht dat je mijn eerste reactie gelijk ge-delete had vanwege de al te ferme taal. Gelukkig niet dus :O)

    De theorie van de quantum-informatie zegt dat de hoeveelheid quantum-bits van een object in de ruimte bepaald zijn door zijn oppervlak.

    Toen heb ik eens op mijn eigen schoolse manier de massa, leeftijd, Planck constantes ed. onderworpen aan een dimensie-analyse (hoorde ik later van een natuurkundige dat ik dat had gedaan) waarbij afstand niet bestaat maar wel oppervlakte-maten.
    Dus licht beweegt bijvoorbeeld als de oppervlakte van een expanderende bol door de ruimte en de lichtsnelheid is de snelheid van een oppervlak, snap je? Afstand is dan onze illusie, omdat wij onderdeel uitmaken van deze informatie-uitwisseling in de “universele processor”.

    Wat ik eruit kreeg was dat de informatie van het totale “impuls moment” van het heelal prima klopte uitgaande van de massa van de ons bekende materie. Ik ben maar een amateurtje natuurlijk, maar hier is een link:

    http://blogger.xs4all.nl/novaloka/archive/2008/05/12/388845.aspx

    Ik heb verder de expertise niet om daar op door te rekenen, maar het leek me een leuk begin om onszelf wat vragen te stellen…

  8. Zo, een indrukwekkend staaltje ‘amateurisme’, Frans! Ik ben niet zo wiskundig onderlegd, maar het ziet er gedegen uit. Dat idee van die Planck quanta lijkt trouwens erg op de ideeën die aan de basis liggen van de Loop Quantum Gravitatie (LQG), waar ik diverse keren over geschreven heb. Zoek maar eens op LQG en dan kom je diverse astroblogjes tegen, o.a. deze.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: