Keskiviikkona ilmoitettiin kansainvälisellä avaruusasemalla olevan AMS-mittalaitteen ensimmäisistä tuloksista. AMS on rakennettu CERNissä, joten lehdistötilaisuus pidettiin CERNin tiloissa Genevessä ja lehdistötiedotteessa on mukana AMS-ryhmän puhemiehen Samuel Tingin sanojen lisäksi CERNin johtajan Rolf Heuerin näkemys.

AMS mittaa sähköisesti varattuja hiukkasia ja antihiukkasia (eli kosmisia säteitä), lähinnä elektroneja, positroneja, protoneita ja antiprotoneita. Koe pitää lukua siitä paljonko hiukkasia detektoriin tulee, mistä suunnasta ne saapuvat ja kuinka nopeasti ne kulkevat, eli kuinka suuri energia niillä on. Antihiukkaset ovat erityisen kiinnostavia, koska niitä syntyy vain erityisissä olosuhteissa, kuten supernovien jäänteissä, pulsareissa ja pimeän aineen hiukkasten annihilaatiossa.

Aiemmissa kokeissa kuten PAMELAssa on havaittu, että Maapallolle saapuu korkeaenergisiä positroneja odotettua enemmän. Näiden positronien alkuperää ei tiedetä. Kyseessä voi olla pimeä aine, mutta silloin odottaisi että Maapallolle tulisi myös enemmän antiprotoneita ja valoa. Ylimääräisiä antiprotoneja ei kuitenkaan nähdä, eikä vastaavaa valosignaaliakaan ole havaittu. (Jonkinlaista kenties pimeästä aineesta kielivää hehkua Linnunradan keskustasta on tosin nähty.)

AMS on mitannut positroneja aiempaa enemmän ja tarkemmin, ja vähän korkeammilla energioilla kuin mihin aiemmat laitteet ovat yltäneet. Tulokset ovat yhtäpitäviä aiempien havaintojen kanssa ja osoittavat että positroneja on enemmän myös korkeilla energioilla. Jos positronien määrä olisi korkeilla energioilla kääntynyt laskuun, tämä olisi saattanut viitata siihen, että ne ovat peräisin pimeästä aineesta. (Syynä on se, että positronien energia ei voi olla isompi kuin pimeän aineen hiukkasen massaa vastaava energia.) Tarkempia kuvauksia AMS:n tuloksista voi lukea Jesteriltä ja Matt Strasslerilta. Koe toimii vielä yli kymmenen vuotta, ja jotain mielenkiintoista saattaa paljastua kun dataa kerätään enemmän.

AMS on siis varmentanut aiempia havaintoja, mutta ei ole löytänyt mitään uutta. Lehdistötiedotteen perusteella päätyisi kuitenkin toiseen uskoon. Alkupuolella sanotaan seuraavasti:

"These results are consistent with the positrons originating from the annihilation of dark matter particles in space, but not yet sufficiently conclusive to rule out other explanations."

Tämä on totuudenmukaista, joskin kenties turhan vihjailevaa, koska pimeä aine asetetaan muiden selitysten edelle. Sitten kiritäänkin todellisuuden ohi:

"Over the coming months, AMS will be able to tell us conclusively whether these positrons are a signal for dark matter, or whether they have some other origin."

AMS:n havainnoista ei voi päätellä sitä, ovatko positronit peräisin pimeästä aineesta, ei muutaman kuukauden kuluttua eikä kymmenen vuoden kuluttua eikä koskaan. Tämä johtuu siitä, että positronien muita syntymekanismeja ei tunneta vielä tarpeeksi tarkasti. Mahdollisia pimeän aineen annihilaatiosignaaleja on tutkittu vuosikausia, ja varma havainto voidaan saavuttaa vain ymmärtämällä antihiukkasten muut tuottomekanismit tai mahdollisesti tekemällä havaintoja useilla eri hiukkaslaaduilla, kuten positroneilla ja valolla. Lehdistötiedote jatkaa ongelmallista suhdettaan tosiasioiden kanssa:

"One possibility, predicted by a theory known as supersymmetry, is that positrons could be produced when two particles of dark matter collide and annihilate. Assuming an isotropic distribution of dark matter particles, these theories predict the observations made by AMS."

On totta, että jossain supersymmetrisissä malleissa on mahdollista selittää AMS:n havainnot pimeän aineen avulla. Tyypillisissä ja suosituimmissa supersymmetrisissä malleissa annihilaatiosignaali on kuitenkin noin tuhat kertaa havaittua pienempi. On myös olemassa lukuisia pimeän aineen malleja, jotka eivät liity supersymmetriaan ja jotka voisivat selittää havainnot aivan yhtä hyvin (tai huonosti).

Supersymmetrian korostaminen saattaa liittyä siihen, että se on eräs LHC:n odotetuimpia tutkimuskohteita. Toistaiseksi siitä ei ole kiihdyttimissä näkynyt mitään merkkiä. Lehdistötiedote nimittäin loppuu seuraaviin CERNin johtajan sanoihin:

"The AMS result is a great example of the complementarity of experiments on Earth and in space," said CERN Director General Rolf Heuer. “Working in tandem, I think we can be confident of a resolution to the dark matter enigma sometime in the next few years."

Parissa rivissä pimeän aineen arvoituksen ratkaisun aikataulu onkin muuttunut muutamasta kuukaudesta muutamaksi vuodeksi.

Lehdistötiedotteesta uutisoitiin laajasti. YLEn jutussa tiedettiin jo kertoa, että AMS:n havainto "mahdollistaisi rinnakkaisten maailmankaikkeuksien mahdollisuuden selvittämisen" ja "parantaisi myös käsitystä ulottuvuuksista, joita ihminen ei havaitse". (Itse asiassa todellakin on olemassa malleja, joissa pimeä aine liittyy ylimääräisiin ulottuvuuksiin, mutta ne eivät ole mitenkään erityisen vakuuttavia AMS:n havaintojen selittämisessä. En rupea edes arvelemaan miten rinnakkaiset maailmankaikkeudet on saatu mukaan soppaan.)

CERN oli vuonna 2011 nolosti esillä OPERAn lehdistötilaisuudessa, jossa vihjattiin valoa nopeammista neutriinoista, jotka pian osoittautuivat virheeksi. OPERAn puhemies ja tieteellinen koordinaattori sittemmin erosivatkin saatuaan koeryhmältä epäluottamuslauseen. Tässä tapauksessa ei olisi pitänyt lähestyä lehdistöä lainkaan, ja huhujen mukaan CERNissä ei oltu asiasta aivan tyytyväisiä. AMS:n kohdalla ennenaikaiseen liioitteluun on kuitenkin palattu. Tilanne on toki hieman erilainen, koska on tehty oikeita ja entistä tarkempia mittauksia, vaikka mitään mullistavaa ei ole tarjolla.

On kiinnostavaa verrata AMS:stä uutisointia siihen, miten CERN tiedotti Higgsin hiukkasen löytämisestä. Silloin odotettiin kunnes haavissa oli kiistämätön osoitus uuden hiukkasen olemassaolosta, mutta silloinkaan CERN ei kutsunut sitä Higgsin hiukkaseksi, ainoastaan "higgsinkaltaiseksi". Kuitenkaan havainnoille ei ole mitään muuta tunnettua selitystä kuin se, että kyseessä on Higgs, ja tuntemattomat selitykset vaatisivat ihmeellisiä sattumia, joiden johdosta kaikki näyttää samalta kuin Higgsin tapauksessa. Alkuun CERN ilmoitti, että saattaa kestää vuosia ennen kuin voidaan sanoa onko kyseessä todella Higgs, mutta CERN kuitenkin julisti hiukkasen Higgsiksi uuden datan myötä viime kuussa.

Syynä eroon lienee se, että LHC:n ja Higgsin tapauksessa on kyseessä oikeasti merkittävä löytö, josta on varmat todisteet, joten uutiselle jää tilaa vaikka olisi vähän varovainen. AMS:n tulosten kaltaisen pienen edistyksen ei katsota ehostamatta kiinnostavan journalisteja ja yleisöä. Mutta tutkijoiden tulisi ennemmin kertoa tositarinoita tieteen joskus hitaasta ja harhailevasta taivalluksesta kuin sepittää jännittäviä mutta keinotekoisia seikkailukertomuksia. Kun palaset lopulta loksahtavat paikoilleen ja merkittävää edistystä tapahtuu, ihmisiä kyllä kiinnostaa, kuten Higgsin tapaus osoitti.

Kommentit (25)

nohtori

Kiitos linkeistä Jesteriln ja Matt Strasslerin blogeihin, eli he lienevät sinun auktoriteettisi joiden ajatuksia seuraat? Joskus aikaisemmin tänne kirjoitin auktoriteettien lauselmien vaukutuksesta fyysikoiden ajatteluun, mutta et viitsinyt julkaista. Tuolloin kyseesä oli kommentti siitä että jos LHC ei löydä Higgsiä niin se on vielä jännempää kuin sen löytäminen... miksi? Joku heittänyt lauseen että jos Marissa ei ole elämää, niin se on vielä jännempää kuin olisi... ja pässit määkyy laumassa ja karavaani kulkee...

Eusa

Olen yrittänyt laskea saapuuko positroneja niin korkeilla energioilla, että ne olisivat voineet matkata 20 miljardiakin valovuotta ja nyt kai on päästy sellaisiin energioihin, että tuollainenkin ajatus voisi olla perusteltu. Osaatko kertoa mikä on suurin mitattu saapuvan positronin nopeus 50% todennäköisyydellä (eli voidaan katsoa, että ainakin sellaista nopeutta jokin mitatuista positroneista on kulkenut)?

Lentotaidoton

Mr pressure: Jos Higgs on havaittu epäsuorasti jostakin epämääräisestä kohoumasta, niin miten voidaan olla lähes 100 %:sen varmoja siitä että sen kohouman aikaan saava hiukkanen omaa juuri ne ominaisuudet jotka Higgsillä väitetään olevan?

Lyhyesti prof Strasslerin mukaan:
 Löydetty hiukkanen:
 Ensiksikin sen hajoaminen lepton/antilepton ja lepton/anti-neutrino pareiksi tarkoittaa että se vuorovaikuttaa W ja Z hiukkasten kanssa voimalla, joka on suhteessa W:n ja Z:n massoihin.
 Toiseksi se syntyy proptoni-protoni törmäyksissä ja hajoaa fotoneiksi ja tauksi Higgsin hiukkasen odotetulla tavalla.
 Kolmanneksi sillä on oikeat sisäiset ominaisuudet ( oikea spin ja oikea pariteetti ollakseen Higgs)
 Lisäksi on vahvat osoitukset siitä, että se ei olisi Standarditeorian mukainen yksinkertaisin Higgs.
 Sen aiemmin todettu kahdeksi fotoniksi hajoamisen ylimäärä (ainoa suurempi huoli) on viimeisimmän raportin mukaan poistunut.
 myös CMS:n ja ATLAKSEN hieman erilaiset massat Higgsille ovat lähentyneet merkittävästi (statistiset vaikutukset)
 lisäksi mitään osoituksia siitä, että löydetty Higgs olisi jotain muuta tyyppiä, ei ole (esim. hajoaminen Z:ksi ja fotoniksi tai myoni/antimyoni -pariksi

Syksy Räsänen

nohtori:

Jester, Matt Strassler ja minä olemme AMS:n tulosten tulkinnasta jokseenkin yhtä mieltä. On hieman kummallista pitää tätä osoituksena analyysimme epäluotettavuudesta.

Eusa:

AMS on mitannut positroneja noin 350 GeVin energiaan asti.

AaPee

Tulee mieleen kun Jyrki Katainen palaa Eu neuvotteluista Brysselistä. Kaikkie on hienoa ja aurinko paistaa joska päivä mutta kun asiaa katsoo tarkemmin ja ajatuksen kanssa niin asia ei välttämättä olekaan niin hieno ja mullistava.

Metusalah

"Lehdistötiedotteesta uutisoitiin laajasti. YLEn jutussa tiedettiin jo kertoa, että AMS:n havainto “mahdollistaisi rinnakkaisten maailmankaikkeuksien mahdollisuuden selvittämisen” ja “parantaisi myös käsitystä ulottuvuuksista, joita ihminen ei havaitse”.

Stephen Hawkingilta kysyttiin vuosia, vuosia sitten, mitä mieltä hän on "rinnakkaisista maailmankaikkeuksista"?
Hawking vastasi jotenkin näin: "Ei ole tarpeellista yrittää tietää enempää kuin on tarpeellista."

Minun käsitykseni mukaan Hawking tarkoitti filosofisella vastauksellaan jotakin sen suuntaista, että ei ole mielekästä luoda hypoteeseja ja tuhlata resursseja sellaisten asioiden tutkimiseen, mihin ei koskaan tule olemaan mitään mahdollisuuksia päästä käsiksi tarkemmin.
Pelkästään "oman" Universumimme tutkiminen ylittää moninkertaisesti ihmiskunnan potentiaalin päästä selville kaikkeutemme rakenteiden ja hiukkasten kaikista perimmäisistä merkityksistä. Siitä huolimatta on aivan suurenmoista, että tiedämme jo nykyisin niinkin paljon kuin tiedämme. Minulle henkilökohtaisesti olisi valtava pettymys kuolla sellaisessa maailmassa, jossa opetettaisiin ihmisille Maan olevan kaikkeuden keskus, jota Aurinko, Kuu ja tähdet kiertävät ...

Eusa

Uskaltaako joku antaa 350 GeV:n mukaisen arvion positronin nopeudesta suhteessa Maa-Aurinko-akseliin tai Linnunrata-Andromeda-akseliin?

Syksy Räsänen

Selvennykseksi: nimimerkin Lentotaidoton kommentti on vastaus nimimerkin Mr Pressure kommenttiin jossa kysyttiin, mistä voi tietää onko löydetty hiukkanen tosiaan Higgs. Nimimerkin Mr Pressure kommentit jätetään yleensä julkaisematta, mutta tässä tapauksessa moderaattori ei ollut huomannut niin tehdä, joten poistin sen jälkeenpäin. Koska vastaus kuitenkin voi selventää asioita, niin jätin sen. Ko. nimimerkin kaikki kommentit jätetään julkaisematta, koska hän on toistuvasti esitellyt omia teorioitaan huomautuksista huolimatta. Blogin kommenttiosio ei ole paikka omien teorioiden esittelemiselle - kysymykset ja kommentit ovat muuten oikein tervetulleita.

Kimmo Rouvari

Kiitos linkistä Syksy! Se oli kaikin puolin hauska ja hyvä kirjoitus. Minulta löytyy jo matematiikan hallinta (FM pääaineena matematiikka) eli takamatkaa ei ole niin hirveästi enää jäljellä ;) OTO:na on tullut hiukkasfysiikkakin tutuksi.

Metusalah

Rohkenisin pyytää vielä Syksyn kommenttia seuraavasta (itse laatimastani) arviosta koskien multiuniversumeita:
"Ei ole mielekästä luoda hypoteeseja ja tuhlata resursseja sellaisten asioiden tutkimiseen, mihin ei koskaan tule olemaan mitään mahdollisuuksia päästä käsiksi tarkemmin."

Voiko olla mahdollista, että ihmiskunnan fysiikka/hiukkasfysiikka kehittyisi Telluksen olosuhteissa sellaiseksi, että rinnakkaisten kaikkeuksien olemassaolo voitaisiin todentaa, ja että niitä voitaisiin tutkia Maasta käsin? Mikäli vastaus on myönteinen, mitä tietoja vielä tarvittaisiin nykyisen informaation lisäksi?

Syksy Räsänen

Metusalah:

Multiversumi menee kyllä turhan paljon ohi merkinnän aiheesta, vaikka YLE sen mainitsikin. Kirjoitin multiversumimietteistä Tieteen päivien vuoden 2013 kirjassa. Tällä hetkellä ne ovat spekulaatiota, jolla ei ole vakaata pohjaa.

Kimmo Metso

Onko tunnistettavissa kulttuuriin, maantieteeseen, oppikuntaan jne olevia eroja tiedepiirien tulosten julkaisuissa?
Cernin kohdalla tuntuvat olevan ylivarovaisia ja varovat kertomasta mitä mahdollisuuksia tulokset tarjoavat.

Näen jollain tasolla nämä "kohujullkaisut" tiedettä palvelevana. Vaikka ne voivat johtaa harhaan isoa yleisöä, niin samalla ne tekevät tiedettä tunnetuksi ja tieteen tekemistä tavoiteltavaksi asiaksi. Rahoituksesta kun kilpailee moni muukin, kuten kulttuuri ja urheilu.

Syksy Räsänen

Kimmo Metso:

Onpa hyvinkin. Teoreetikot tuntuvat olevan vähän kokeilijoita holtittomampia. Eryityisesti säieteoreetikoilta tulee mitä ihmeellisimpiä väitteitä julkisuuteen, ks. http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/?cat=8 . Minusta tuntuu myös, että Yhdysvalloissa ollaan taipuvaisempia liioitteluun kuin Euroopassa.

Tulosten ylilyötyä markkinoimista perustellaan usein sillä, että siten saadaan ihmisten mielenkiinto. Mielestäni sellaista pitäisi välttää jo siksi, että se on epärehellistä. Mutta epäilen, onko se pidemmän päälle edes hyödyllistä tieteelle, ks. http://www.tiede.fi/blog/2011/09/27/tiedonvalityksen-nopeudesta/

Lentotaidoton

Minua henkilökohtaisesti ottavat päähän molemmat äärilaidat. Eli nämä härskisti ylilyövät kohu-uutiset (usein toimittajien tietämättömyydestä johtuvat), mutta myös joidenkin suurelle yleisölle kirjoittavien fyysikoiden/tähtitieteilijöiden asenne, että ollaan muka niin maan perusteellisen ”rehellisiä” ja asiaan kuin asiaan tulee kommenttina: ”emme vain yksinkertaisesti vielä tiedä” (vaikka asiasta saattaisi olla hyllykilometreittäin tutkimusta). Eikö ne tuostakaan asiasta tiedä yhtään mitään? Molemmissa tapauksissa yleisölle tulee aivan vääristynyt kuva vakavasti otettavasta tieteenteosta. Molemmat asenteet lyövät pahasti yli.

Syksy Räsänen

Lentotaidoton:

Ainakin hiukkaskosmologiassa ylilyövien tiedeuutisten taustalla on useimmiten tutkijoiden (tai heidän instituuttinsa) lehdistötiedote. Voidaan perustellusti sanoa, että toimittajien pitäisi kyseenalaistaa tutkijoiden tiedotteita enemmän, mutta liioitellut uutiset ovat harvemmin toimittajien itsensä keksimiä tai heidän tulkintavirheistään johtuvia.

Ketkä fyysikot/tähtitieteilijät ovat tällaisia? Hiukkaskosmologian alalta en tunne ainuttakaan blogaajaa, joka sanoisi joka asiaan että emme tiedä siitä yhtään mitään.

pete

Voiko higginsin hiukkanen annihiloutua tavallisen tai pimeänaineen kanssa?
Jos voi, niin mitä tapahtuu, tai tapahtuuko mitään?

Anonyymi astrofyysikko

Esko Valtaoja on toisinaan korostanut pimeää energiaa ja pimeää materiaa koskevan tietomme rajallisuutta, mutta hän on tehnyt sen mielestäni ihan hyvässä hengessä. Ja tuo "emme tiedä vielä" voi olla sisällöltään eri tilanteissa hyvin erilainen. Monissa tutkimusongelmissa tiedetään periaatteessa kaikki vaikuttavat tekijät, mutta analyyttista ratkaisua ei ole, ja numeeriset ratkaisut saattavat vaatia approksimaatioita, joiden pätevyys on kyseenalainen. Joissakin tapauksissa jopa tehtyjen simulaatioiden tulkinta on hyvin haastavaa :-)

Lentotaidoton

Syksy: Ketkä fyysikot/tähtitieteilijät ovat tällaisia? Hiukkaskosmologian alalta en tunne ainuttakaan blogaajaa, joka sanoisi joka asiaan että emme tiedä siitä yhtään mitään.

Joillakin on mielestäni tällainen(kin) itsensä tehostamiskeino. Ei ole kysymys blogikirjoituksista, vaan yleensä lyhyistä kommenteista tai sitten populaarikirjojen töksähtelyistä. Esimerkki. Kun erittäin tunnettu tähtitieteilijä kirjoittaa kirjassaan: ”Miksi neutronit ovat painavampia (kuin protonit)? Emme tiedä, vaikka siitä riippuu koko olemassaolomme.” Tietenkin asia on näin, mutta kuten poliitikkojenkin on oltava varovaisia siitä, miltä asia saattaa kuulostaa, niin toki tähtitieteilijöidenkin. Asiasta tietävät tietenkin ymmärtävät, mitä tässä ajetaan takaa. Tavallinen kaduntallaaja ei. Ja kun olisi koko kirja tilaa selostaa tätäkin asiaa vaikka hieman laveammin ja tarkemmin, edes antamaan kuvan, että ei tässäkään asiassa aivan raivaamattomassa risumetsässä olla.

Näitä tällaisia tulee aina silloin tällöin vastaan. Kun itse tuskin luet näitä populaariteoksia, et törmää tällaiseen joidenkin viljelemään ”rehelliseen vaatimattomuuteen”.

Syksy Räsänen

pete:

Annihilaatio tarkoittaa prosessia, jossa hiukkanen ja antihiukkanen muuttuvat muiksi hiukkasiksi. Mikään hiukkanen ei siis voi annihiloitua kuin oman antihiukkasensa kanssa.

Syksy Räsänen

Lentotaidoton:

Joo, epävarmuuden eri asteiden kuvaaminen oikein on hankalaa, ja siinä voi helposti mennä pieleen.

pete

Jos higginsin hiukkanen voisi annihailautua, tulisiko siitä minihiukkaspommi, joka on periaatteessa aiheuttanut mailmankaikkeuden synnyn?

Syksy Räsänen

Muistutan, että kommenttiosio ei ole tarkoitettu omien teorioiden esittelemiseen. Sellaiseen keskittyvät viestit poistetaan.

Seuraa 

Maailmankaikkeutta etsimässä

Blogin päivittäminen on päättynyt.

Syksy Räsänen on teoreettinen fyysikko Helsingin yliopistossa. Syksy kirjoittaa kosmologiasta, hiukkasfysiikasta ja niiden tekemisestä, tai ainakin asioista sinne päin.

Teemat

Blogiarkisto