4 april 2020

Snaartheorie getest door Chandra met behulp van de Perseus cluster

De Perseus cluster. Credit: NASA/CXC/Univ. of Cambridge/C. Reynolds et al.

Door met de Chandra ruimtetelescoop van de NASA naar röntgenstraling vanuit de Perseus cluster te kijken zijn sterrenkundigen meer te weten gekomen over axionen, hypothetische deeltjes die nog geen miljoenste van de massa van een elektron hebben en die voorspeld worden door de snaartheorie[1]. En da’s best knap, want door waarnemingen te doen aan de Perseus cluster (Abell 426), zo’n duizend sterrenstelsels bij elkaar op 240 miljoen lichtjaar afstand in het noordelijke sterrenbeeld Perseus, weten ze dus iets van een hypothetisch elementaire deeltje, dat volgens de theorie hartstikke licht is. Christopher Reynolds (University of Cambridge, VK) en z’n collega’s deden het kunststukje en wel door met Chandra vijf dagen lang röntgenlicht op te vangen van het cluster. Het idee is namelijk dat áls het axion bestaat, dan moet dat mogelijk effect hebben op het spectrum van de cluster. Het centrum van de cluster is doordrenkt met heet intergalactisch gas met een sterk magneetveld en zeer energierijke röntgenfotonen  die daar doorheen vliegen kunnen in theorie onderweg in axionen veranderen en andersom kunnen die axionen ook weer in fotonen veranderen, tenminste áls de fotonen véél energie hebben (zie de afbeelding hieronder).

In deze afbeelding zijn de axionen de gele bolletjes, rood is straling van lage energie, blauw van hoge energie, de vertikale grijze strepen zijn de magnetische veldlijnen. Credit: Amanda Smith/Institute of Astronomy/University of Cambridge

Door met Chandra precies te meten hoeveel röntgenstraling het in het centrale sterrenstelsel (da’s NGC 1275) van de Perseuscluster aanwezige superzware zwarte gat op verschillende golflengten produceert was de verwachting dat de axionen het ‘energiespectrum’ zouden verstoren (röntgenstraling van dat zwarte gat is te zien op de inzet rechtsonder op de foto bovenaan de blog). Maar er werden geen verstoringen aangetroffen, zoals te zien is aan het gemeten spectrum hieronder.

Credit: NASA/CXC/Cambridge Univ./C.S. Reynolds

De waarnemingen laten zien dat axionen helemaal niet bestaan óf dat ze nog lichter zijn dan gedacht, minder dan een miljoenste van een miljardste van de massa van een elektron. Wat ook nog zou kunnen is dat de theorie niet klopt, dat die conversie van axionen in fotonen en andersom niet juist is. Tenslotte is er ook nog de mogelijkheid dat de axionen juist meer massa hebben dan de zwaarste deeltjes die middels deze methode met Chandra waar te nemen zijn. Axionen zijn ook deeltjes die genoemd worden als mogelijke kandidaten voor donkere materie. Met de waarnemingen van Chandra is daar wel een gevoelige klap aan uitgedeeld. Hieronder tenslote nog een video over de waarnemingen met Chandra aan de Perseus cluster.

Op 10 februari verscheen een vakartikel over de waarnemingen in The Astrophysical Journal. Bron: Chandra.

  1. Da’s een zogeheten ‘Theorie van Alles’, een theorie die álle elementaire deeltjes en krachten daartussen probeert te begrijpen en wel door de aanname dat alles opgebouwd is uit ’mini-elastiekjes’ die op verschillende manieren kunnen trillen. []

Comments

  1. Tja, ik dacht altijd dat de snaartheorie helemaal niet bewijsbaar was gezien de vele dimensies en complexe aannames. Dom dat ze dan komen met een hypothese die wel controleerbaar is, dan kan je door de mand vallen. “Door de grote, zichzelf in stand houdende groep snaartheoretici aan voorname faculteiten wordt volgens Smolin de zoektocht naar de universele unificatietheorie belemmerd. Hoewel de energieën, nodig voor experimentele verificatie van een universele unificatietheorie voor de mens onhaalbaar hoog zijn, ziet hij toch mogelijkheden in astronomische observaties, bijvoorbeeld van de uitdijing van het heelal (zie donkere energie) of van kosmische straling.” … Voorlopig weer mislukt dus. https://nl.wikipedia.org/wiki/Snaartheorie. Richard Feynman zag het ook niet zo zitten 🙂 Tijd voor versie 8 zonder axionen.

  2. “Dom dat ze dan komen met een hypothese die wel controleerbaar is, dan kan je door de mand vallen.”

    Het is helemaal niet dom om te kijken of je met je theorie misschien door de mand valt. Dat is namelijk wetenschap. Je doet alsof snaartheoretici een soort sekte vormen die niets liever doen dan alles wat hun theorie onderuit kan halen vermijden, en die nu zo “dom” zijn geweest om niet te beseffen dat ze bij dit onderzoek door de mand zouden kunnen vallen. Misschien zijn het meestal gewoon wetenschappers die willen nagaan of hun theorie houdbaar is en wat allemaal het geval zou zijn als dat zo was. Dan kom je dingen tegen die niet het geval zijn, en moet je je theorie aanpassen, herschrijven of, in het ultieme geval, verlaten. Nogmaals, dat is wetenschap. In dit geval is de les: exit axionen zoals ze werden opgevat. Winst dus. Het lijkt me veeleer slim om zo te werk te gaan.

    • @HC je hebt gelijk, in de wetenschap heb je altijd tegenstrijdige theorieën nodig met fervente aanhangers die er vol voor gaan, dat houdt ze scherp, ook al trek je aan een dood paard; beter iets dan niets 🙂 .”The problem, as many see it, is that string theory was a very good idea, and people have a hard time abandoning good ideas no matter how fruitless their pursuit has been. Even though it didn’t work out as a theory of the strong interactions, it provided the germ of what could become the holy grail of modern physics: a theory of quantum gravity that unifies General Relativity with the Standard Model.” en als conclusie: ” So long as we don’t have evidence that demonstrates string theory must be wrong, people will continue to pursue it. But disproving it would require something like demonstrating that no superparticles exist all the way up to the Planck scale, something far beyond the reach of experimental physics today”. .bron: https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/02/26/why-string-theory-is-both-a-dream-and-a-nightmare/ … zo ook mijn mening, een onbewijsbare theorie, waar je dus nooit vanaf komt.

      • Wel, die “evidence that demonstrates string theory must be wrong” is niet uitgesloten. Hier blijken de axionen het al niet te doen. Wie weet wat er nog uit de bus komt, en wanneer? Verder: een onbewijsbare theorie kan niet blijven teren op z’n status van “a very good idea” zonder resultaten. Het is niet denkbeeldig dat men elders (in niet-snaarkringen) met iets beters op de proppen komt, waar helemaal geen “superparticles” voor nodig zijn. Dan is de snaartheorie ook out. Ik heb trouwens altijd al gevonden dat men, hoe attractief het idee van de snaren ook was, wat veel nieuwe “dingen” nodig had (tig nieuwe deeltjes en een boel extra dimensies). Als dat allemaal nodig is, maar je kunt niets daarvan experimenteel aantonen, dan heb je hooguit een leuk idee met veel ad hocmateriaal. Maar goed, ik ben geen expert, ik wacht geduldig op wat komt (if anything) …

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: