uniVersI/O



Tiedeviikko 21/10

Miksi ainetta on ylipäätään olemassa?

Pidämme antimateriaa eksoottisena aineena, ja sitähän se onkin siinä mielessä, että se on maailman kalleinta ainetta valmistaa (esim. gramma positroneja, eli antielektroneja, arvioidaan maksavan noin 25 miljardia dollaria), mutta asiat voisivat olla toisinkin. Hiukkasfysiikan näkökulmasta katsottuna antimateria ei ominaisuuksiltaan juuri eroa materiasta ja fysiikan teorioiden mukaan alkuräjähdyksessä niitä olisi pitänyt syntyä yhtä paljon. Mutta juuri tässä olemassaolomme ongelma juuri piileekin. Jos materiaa ja antimateriaa olisi syntynyt täsmälleen saman verran alkuräjähdyksessä, olisivat ne tuhonneet toisensa jättäen jälkeensä vain gammasäteilyä, eikä galakseja, planeettoja tai elämää olisi ehtinyt syntyä maailmankaikkeuteen. Tarvitaan siis joku mekanismi, joka suosisi enemmän materian kuin antimaterian syntymistä. Fermilab:n tutkijat ovat julkaisseet artikkelin, jossa he arvelevat löytäneet syyn materian ylivoimaan. Tutkijat käsittelivät Tevatron-hiukkaskiihdyttimen dataa usean vuoden ajalta ja havaitsivat, että neutraalin B-mesonin (koostuen pohja-antikvarkista ja alas- tai outo-kvarkista) ja sen antihiukkasen (pohja-kvarkki + alas/outo-antikvarkki) hajoaminen tuottaa mm. myoni– ja antimyonihiukkasia. Olennainen asia tässä hajoamisessa on se, että neutraali B-mesoni vaihtaa spontaanisti identiteettiään hiukkasesta antihiukkaseksi triljoonia kertoja sekunnissa. Jos B-mesoni viettää aikansa enemmän toisessa hiukkastilassa, johtaa se eroon hajoamistuotteiden materia/antimateriahiukkasten määrässä. Itseasiassa tässä tutkimuksessa havaittiin, että B-mesonien hajoamistuotteiden joukosta löytyy myoneja 1% verran enemmän kuin antimyoneja, mikä on noin 50 kertaa enemmän kuin mitä hiukkasfysiikan standardimalli pystyy selittämään. Jos tämä tulos toistetaan tulevaisuuden kokeissa (esim. LHC:ssa), tarvitsemme uuden teorian selittämään tämän ilmiön. On mahdollisia, että jokin vielä tuntematon hiukkanen vaikuttaa hajoamisprosessissa tai hiukkaset vaikuttavat toisiinsa monimutkaisemmalla tavalla kuin nykyään ajattelemme.

Synteettistä elämää?

Tutkijat J. Craig Venter instituutista ovat ensimmäistä kertaa onnistuneet rakentamaan täysin synteettisen genomin ja istuttaneet sen bakteerisoluun, joka on lähtenyt jakautumaan tuottaen uusia keinotekoisen genomin sisältäviä bakteerisoluja. Näin tutkijat onnistuneesti demonstroivat, että genomeja voidaan suunnitella tietokoneella, rakentaa kemiallisesti laboratoriossa, istuttaa soluun ja tuottaa uusia soluja, joita ohjailee täysin keinotekoinen genomi. Science-lehdessä julkaistavassa tutkimuksessa rakennettu keinotekoinen genomi koostuu 1.08 miljoonasta emäsparista ja se on leikkaa-liimaa -versio Mycoplasma mycoides genomista sisältäen muutamia muutoksia. Täysin keinotekoisen elämän rakentamisesta ei tässä ole siis vielä kyse, sillä synteettinen genomi perustuu olemassa olevan organismin genomiin ja se on istutettu olemassa olevan organismin soluun, jonka kuivapainosta genomi on noin 1%. Koska genomi ohjailee kuitenkin koko solun rakennetta ja toimintoja, sekä mitä tahansa genomin koodaamaa informaatiota voidaan muuttaa kun se on synteettisesti rakennettu, on tutkimus vähintäänkin mullistava. Vaikka synteettisten organismien liukuhihnatuotanto on todennäköisesti kaukana tulevaisuudessa, on tutkimus askel eteenpäin elämän synnyn ymmärtämisessä ja ensimmäinen askel kohti täysin keinotekoista, elottomasta aineesta rakennettua elämää.

JCVI:n lehdistötiedote, Science-lehden artikkeli, Nature-lehden tekemä kahdeksan asiantuntijan haastattelu artikkelin aiheesta (pdf)

Uuden tyyppinen supernova

Tähän mennessä havaitut supernovat voidaan luokitella kahteen eri tyyppiin: vanhoihin ja tiheisiin valkoisiin kääpiöihin, jotka hajoavat hiilen fuusioiduttua räjähdysmäisen nopeasti tähden keskustassa (tyyppi I) tai kuumiin ja nuoriin tähtiin, jotka gravitaatioluhistumisen ansiosta räjäyttävät näyttävästi sisuksensa tähtienväliseen avaruuteen (tyyppi II). Tähtitieteilijöiden havaitsema supernova SN2005E näyttäisi olevan kuitenkin erilainen. Se sijaitsee galaksissaan kaukana tähtiensyntyalueilta ja sen voimakkuus vastaa tyypin I supernovan voimakkuutta. Edellä luetellut seikat viittaisivat vahvasti valkoisen kääpiön aiheuttamaan supernovaan. Kuitenkin SN2005E:n kemiallinen koostumus ei ole tyypillinen valkoiselle kääpiölle, joissa havaitaan runsaasti hiiltä ja happea. Sen sijaan SN2005E:n spektri sisälsi epätavallisen korkeita pitoisuuksia kalsiumia ja titaania, joiden syntyyn liittyy olennaisena osana helium. Tietokonesimulaatioiden mukaan kyseessä voisi olla kaksoistähti koostuen kahdesta valkoisesta kääpiöstä, joista massiivisempi imisi voimakkaamman gravitaationsa ansiosta heliumia toisen tähden pinnalta, joka kuumentuessaan tarpeeksi fuusioituu räjähdysmäisesti aiheuttaen supernovan ja todennäköisesti tuhoten samalla materianluovuttajakumppaninsa. Mikäli tämä kolmannen tyypin supernova vahvistetaan tulevaisuudessa, selittäisi se esimerkiksi kalsiumin määrän maailmankaikkeudessa ja yhtä lailla myös vartaloissamme. Se voisi myös ratkaista Linnunradan keskustan positroni-ongelman. Positronit ovat elektronien antihiukkasia ja niitä havaitaan Linnunradan keskustassa huomattava määrä. Yksi teoria näiden positronien synnystä liittyy pimeän aineen hiukkasten hajoamiseen, mutta myös tämä uusi supernovatyyppi voisi olla vastuussa positronien synnystä, koska eräs radioaktiivinen titaanin muoto, jota syntyy tässä uudessa supernovassa emittoi positroneja.

Max Planck -instituutin lehdistötiedote, Nature-lehden artikkeli

Viikon video

Best Illusion of the Year -kilpailun voittaja. Way cool!

Advertisements

Trackbacks & Pingbacks

  1. Tiedeviikko 2010 Top 10 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 5 months ago

Kommentit



Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: