قیل و قال علم

روزنوشت های علمی من

همایش تمام شد و من می خواهم به سبک مادربزرگ خوبم یک کمی احوالات به شما بگویم!!

 

آزمایش های متعددی که کارشان جست و جوی ماده ی تاریک هست در سال های اخیر ادعا کرده اند که ماده ی تاریکی با جرم حدود ۱۰ جی-ای-وی پیدا کرده اند. قدیمی ترین شان  همان داما هست. آزمایش های کوگنت و اخیرا سی-دی-ام-اس هم چنین سیگنالی می بیینند. بگذریم از این واقعیت که این نتایج با حد هایی که آزمایش زنون-۱۰۰ پیدا کرده در تضاد هست. در همایشمان خانم دکتر نسیم بزرگ نیا از هایدلبرگ سخنرانی ای ارائه کردند و نشان دادند که حتی با در نظر گرفتن یک توزیع سرعت عام برای ماده ی تاریک نتایج زنون ۱۰۰ نتایج داما را رد می کند. سخنرانی ایشان اینجا موجود است. بخشی از سخنرانی بر اساس این مقاله ی توماس شوتز بود و بخشی بر اساس مقاله ای که هم اکنون دارند با هم می نویسند و به زودی در آرکایو منتشر می شود. مقاله های توماس را خیلی دوست دارم. اساس آنالیزشان آن است که آهنگ برخورد را بر حسب سرعت زمین بسط تیلور می دهند. یک قسمت مستقل از زمان به دست می آید که از روی آزمایش زنون-۱۰۰ آن را محدود می کنند و یک قسمت وابسته به زمان که از روی آن محدودش می کنند. فرض های خیلی ضعیفی روی توزیع ماده ی تاریک می گیرند نظیر آن که در طول یک سال توزیع ماده ی تاریک در دور و بر ما ثابت می ماند. در آنالیزشان حتی این امکان را هم وارد می کنند که توزیع موضعی ماده ی تاریک نسبت به مرکز کهکشان سرعت غیر صفر داشته باشد. نتیجه شان هم این هست که نتایج داما و زنون-۱۰۰ به "اقلیمی نگنجند" که نگنجند! هربلایی هم سر مدل بیاوریم نمی شه که نمی شه. ایزواسپین را بشکنید.  وابسته به اسپین بگیرید. هرکاری می خواهید بکنید بکنید. نمی شه که نمی شه.

این را هم بگویم سر میز ها کلی غیبت پشت سر لیدر پروژه ی داما شد که می گه مرغ یه پا داره و همه ی دنیا دارند اشتباه می کنند و من درست می گم. بگذریم! یک سخنرانی هم در مورد زنون داشتیم. توسط یک آزمایشگر جوان ایرانی به نام پیام پاکارها که الان با لورا بودیس کار می کنه. لورا بودیس آزمایشگر خیلی معروف و سرشناسیه. جزو شبکه ی اینویزیبلز هم هست. سخنرانی پیام هم خیلی جالب و خوب بود. می توانید آن را هم اینجا بشنوید.  کاری که پیام می کنه اینه که دتکتور را در سطح زمین با منبع نوترون تست می کنه و رسپانس آن را مطالعه می کنه. در سطح زمین که شیلدینگ ندارند پس زمینه ی گاما دارند از پرتو کیهانی و همچنین مواد رادیو اکتیو در و دیوار.

خوب! برویم سراغ کاندیدا های ماده ی تاریک با جرم پایین و حدود کمتر از ۱۰ جی-ای-وی که به کار داما و کوگنت و سی-دی-ام-اس بیاید. می شه مدل های زیادی ساخت. اما بیاییم ببینیم که آیا در چارچوب ابرتقارن می شه چنین کاندیدایی داشت. می دانید که گراویتینو می تونه سبک باشه ولی گراویتینو به درد این کار نمی خوره. چون برهمکنش آن خیلی خیلی ضعیف هست و در این آشکارسازها دم به تله نمی ده. پس برویم به سراغ نوترالینو. در چارچوب constrained MSSMنوترالينو اين قدر سبك بشه چون جرمش با جرم چارجينو مربوط هست و مي دانيم كه چارجينو بايد سنگين باشه.  اما اگر اين قيد را برداريم علي الاصول نوترالينو مي تونه سبك هم باشه. سئوال اين هست كه اگر اين قدر سبك باشه مي تونه سطح مقطع فنايي برابر با يك پيكو بارن داشته باشه؟! لي و واينبرگ و هات چندين سال پيش با يك محاسبه ي ابعادي ساده نشان داده بودند كه اگر نوترالينو سبك باشه سطح مقطع فناي آن معمولا كمتر از پيكو بارن هست. اين مال چندين سال پيش بود. متاسفانه من دير به دنيا آمدم ! والا مثل واينبرگ و لي از اين محاسبه هاي ساده مي كردم و چندين دهه مقالاتم ارجاع مي گرفت مشهور مي شدم!!! حيف كه دير به دنيا آمدم. اين روزها محاسبات خيلي پيچيده تر شده. مثل محاسبه اي كه نازيلا )خانم دكتر محمودي) و همسرشان آقاي دكتر آلكس آربي كردند و آلكس در موردش سمينار داد.  كاري كه آنها كرده بودند اين بود كه در فضا ي پارامتر ابرتقارن يك ميليون نقطه ي رندوم برداشته بودند و همه ي حدود آزمايشگاهي مربوطه را اعمال كرده بودند و ديده بودند از ميان اين يك ميليون نقطه ۱۸ تاش شرط فراواني دمايي را هم ارضا مي كنه. در اين ۱۸ نقطه يك سباتوم سبك هم وجود داره كه با نوترالينو co-annihilateمي كنه. جالب آن كه چنين سباتوم سبكي با اين كه هم رنگ داره و هم بار تا به حال با آزمايش رد نشده!!!!! علتش اينه كه جرمش كمه و از برش هاي آزمايشي رد مي شه. چون واپاشي مي كنه به نوترالينو با انرژي-مومنتم گم شده ي ناچيز و يك كوارك بي كم انرژي كه در برش هاي داده ها دور ريخته مي شه. نازيلا مي گفت با آزمايشگرها صحبت كردند كه يك تحليل مخصوص اين مدل بدون دور ريختن داده هاي جالب انجام بدهند.

نازيلا هم خودش در مورد ابرتقارن و حد ها از روي فيزيك مزون بي صحبت كرد كه مي توانيد در اينجا ببينيد.

اين بود احوالات گويي به سبك مينجق.


برچسب‌ها: ماده ی تاریک, نتايج آزمايشگاهي
+ نوشته شده در  سه شنبه هفدهم اردیبهشت ۱۳۹۲ساعت 11:6  توسط یاسمن فرزان  | 

ناراحتم. به نظرم ما (کامیونیتی جهانی پژوهشگران فیزیک) راه را درست نمی رویم.. هیجان زدگی زیادی در کامیونیتی حکمفرما شده. ده سال پیش چنین نبود! معیار این که نتایج آزمایشی جدی گرفته بشه یا نشه تا حد زیادی به این بستگی پیدا کرده که چه قدر بتوانند در موردش تبلیغ کنند.

نتایج آزمایش داما با هشت سیگما درجه ی اعتماد را می گویند بی خیال. اون وقت این روزها همه جا صحبت از این سه تا دونه سیگنال هست که آزمایش سی-دی-ام-اس پیدا کرده و خودش هم می گه که ۵ درصد احتمال داره افت و خیز آماری پیش زمینه باشه. ۵ درصد احتمال با معیار ها ی فیزیک ذرات کم نیست. یعنی کمتر از سه سیگما درجه ی اعتماد.

شاهین معتقده علت کم توجهی به فلسفه ی علم هست. نمی دانیم دنبال چی هستیم. البته زیاد با حرف شاهین موافق نیستم. به هر حال عدد و رقم هست! معیارهای مدون و فرموله شده برای اعتبار نتایج هست. هیجان زدگی و حکمفرمایی رسانه ها به اضافه ی پدیده ی تولید انبوه مقاله در چین و ..... باعث شده چنین جوی حکمفرما بشه.

این روز ها نتیجه ی آزمایشگاهی که آمد "بزونا قراسینه باخمیللار" و زودی برایش مدل می سازند که مقاله ای چاپ کرده باشند و امتیازی بگیرند! بیشتر از این که برایشان مهم باشد که چه قدر نتایج آزمایشی قابل اعتماد است برایشان مهم هست کدام موضوع بیشتر مد روز هست و بیشتر احتمال دارد رفرنس بگیرد

پی نوشت: "بوزونا قره سینه باخمیللار" = به مشکی بودن و رنگ پریده بودنش (به کیفیتش) توجه نمی کنند. این اصطلاح در شهرهای دیگه ی آذربایجان هم کاربرد دارد یا مال تبریز است؟!

پی نوشت دوم:

در مورد این آزمایش ها و نتایجشان بیشتر در آینده خواهم نوشت. اینجا فقط احساسم را نوشتم


برچسب‌ها: ماده ی تاریک
+ نوشته شده در  جمعه ششم اردیبهشت ۱۳۹۲ساعت 21:23  توسط یاسمن فرزان  | 

استفانو پروفومو از آشنایان دوره ی دکتری من هست. بهتره بگویم آشنایی دوره ی دفاع من! چون من سه سال آخر دکترایم را در استنفورد بودم و به خاطر مسایل ویزا نمی توانستم برگردم دفاع کنم با استفانو اینا با هم دفاع کردم. یادش به خیر!

در سال های اخیر  معمولا هر سیگنالی که به نفع ماده ی تاریک پیدا می شود استفانو دست به کار می شود تا نشان دهد با منابع معمولی اخترفیزیکی هم می شه این سیگنال را توضیح داد. چند ین مقاله هم در مورد نتایج پملا داشت که نشان می دهد پالسارها هم می توانند نتایج آن را توضیح دهید. در این مقاله ی اخیرش هم همین را در مورد نتایج ams02مي گه:

probing the pulsar origin of the anomalous positron fraction with ams-02 and atmospheric cherenkov telescopes

comments: 8 pages, 2 figures
subjects: high energy astrophysical phenomena (astro-ph.he); high energy physics - phenomenology (hep-ph)

recent observations by pamela, fermi-lat, and ams-02 have conclusively indicated a rise in the cosmic-ray positron fraction above 10 gev, a feature which is impossible to mimic under the paradigm of secondary positron production with self-consistent galactic cosmic-ray propagation models. a leading explanation for the rising positron fraction is an additional source of electron-positron pairs, for example one or more mature, energetic, and relatively nearby pulsars. we point out that any one of two well-known nearby pulsars, geminga and monogem, can satisfactorily provide enough positrons to reproduce ams-02 observations. a smoking-gun signature of this scenario is an anisotropy in the arrival direction of the cosmic-ray electrons and positrons, which may be detectable by existing, or future, telescopes. the predicted anisotropy level is, at present, consistent with limits from fermi-lat and ams-02. we argue that the large collecting area of atmospheric cherenkov telescopes (acts) makes them optimal tools for detecting such an anisotropy. specifically, we show that much of the proton and gamma-ray background, which affects measurements of the cosmic-ray electron-positron spectrum with acts, may be controlled in the search for anisotropies. we conclude that observations using archival act data could already constrain or substantiate the pulsar origin of the positron anomaly, while upcoming instruments (such as the cherenkov telescope array) will provide strong constraints on the source of the rising positron fraction.

البته بايد صبركنيم و ببينيم داده هاي بيشتر به نفع كدام هست: ماده ي تاريك يا پالسار!


برچسب‌ها: ماده ی تاریک
+ نوشته شده در  دوشنبه نوزدهم فروردین ۱۳۹۲ساعت 18:43  توسط یاسمن فرزان 

یادتان هست که در دی ماه یک نوشته داشتم با عنوان "اوهو! دردل کهکشان راه شیری ما چه خبره؟!" اونجا به فوتون ها با انرژی برابر با جرم الکترون که از مرکز کهکشان می آیند اشاره کردم. گفتم حدود ۳۰ سال هست این سیگنال مشاهده شده.

این خط تکرنگ تنها سیگنالی نیست که از مرکز کهکشان می آید و آن را علی الاصول می شه به ماده ی تاریک نسبت داد. پارسال شخصی به نام کریستف ونیگر از اروپا یک خط نور با انرژی ۱۳۰GeVهم در بين داده های تلسکوپ Fermi-LATپيدا كرده بود. به لحاظ آماری مشاهده قابل توجه بود اما وجود خطای سیستماتیک در دستگاه به گونه ای که خودش را به صورت این جا بزنه منتفی نبود. بعدش گروه های دیگری از جمله سو و فینکباینر از هاروارد آمریکا با پردازش داده های فرمی-لت وجود همین خط را تایید کردند. این فینکباینر این کاره هست! چند طیف عجیب و غریب دیگه تو دل کهکشان راه شیری هم پیدا کرده. در این نوشته ی وبلاگی قصه ی شیرین کارهاشو می گه. داشتم با خودم فکر می کردم "دل شیر داره این کهکشان راه شیری!!"

خلاصه این خط تکرنگ از داخل کهکشان تایید شد و عده ی زیادی شروع کردند به مدل ساختن برای توضیح این خط. مدلسازی آن اندکی چالش داره. یک مدل هم من و دانشجویم امین ساختیم: این مقاله را ببینید.

اما خبر جدید: چند روز پیش کریستف ونیگر مقاله ی جدیدی را منتشر کرده. او در این مقاله جریان مشاهده را در چند ماه گذشته شرح می ده. بعدش با توجه به این که از زمان انتشار مقاله ی اول تا الان داده های بیشتری آمده می آید signal significanceيا همان نسبت سيگنال به افت و خيز پيش زمينه را محاسبه می كنه. همان طوری که می دانید افت و خیز پیش زمینه با جذر پیش زمینه داده می شه. با توجه به این که هم پیش زمینه و هم سیگنال واقعی  علی الاصول باید با زمان داده گیری به صورت خطی افزایش پیدا کنند اگرسیگنال واقعی باشه اهمیت سیگنال با جذر زمان باید زیاد بشه. متاسفانه چنین نیست. یعنی اهمیت سیگنال کم شده. اما برای نتیجه گیری قاطع نهایی باید ۶-۱۲ماه دیگه داده گیری کرد.

مقاله حالم را برد تو قوطی چون اگر سیگنال بود دریچه ای جدید می شد به روی فیزیک ناشناخته. اما حیف! به هر حال از این اتفاقات زیاد پیش می آید. یک پدیده شناس خوب باید آن قدر ذهن فعالی داشته باشه که در مورد اغلب سیگنال احتمالی درخور توجه بتونه مقاله بنویسه. اگر سیگنال تایید شد که خیلی عالی می شه. اگر رد شد به غنای literatureفيزيک کمک می کنه. این طوری فیزیک پله پله رشد می کنه.

نکته جالب توجه دیگه این که افرادی سیگنال را پیدا کرده بودند که آزمایشگر داخل همکاری Fermi-LATنبودند. برخی تلسکوپ ها از جمله همین یکی  داده هایشان را در اختیار عموم می گذارند تا اگر خواستند پردازش کنند. علی الاصول این گونه پردازش ها را از همه ی دنیا می شه کرد از جمله ازایران.

 

 

 

پی نوشت تکراری برای تبیین مفهوم سیگنال در متن های فیزیک: در تبریز و اردبیل و.... به "بوق زدن" ماشین ها می گویند سیگنال زدن. آخه "بوق"در ترکی آذربایجانی محاوره ای یعنی سیبیل! وقتی از سیگنال در متن های فیزیک سخن می آید منظور نشانه ای است برای فیزیک جدید.  مثلا در ال-اچ-سی مشاهده ی تعداد بیشتر از انتظار زوج فوتون سیگنال یا نشانه ای بود از به وجود آمدن ذره ی هیگز.

خاطره: وقتي در اسلک بودم قطعات این تلسکوپ که بعدها به فضا فرستاده شد داشت در کارگاهی ساخته می شد. من رفتم آن را لمس کردم تا اثر انگشت من هم به فضا برود.. عوالمات دانشجویی بود دیگه! با چه چیزهایی حال می کردم!


برچسب‌ها: ماده ی تاریک, راه شیری
+ نوشته شده در  دوشنبه بیست و یکم اسفند ۱۳۹۱ساعت 9:41  توسط یاسمن فرزان  | 

در تبریز که سمینار دادم یکی از دانشجویان دانشگاه تبریز سئوالی مطرح کرد که فکر می کنم جا دارد اینجا به آن بپردازم.

 

همان طوری که احتمالا شنیده اید و در شکل می بینید با مطالعه ی حرکت ستارگان که در قسمت بیرونی کهکشان هستند می توان به وجود ماده ی تاریک پی برد.  می دانید که این کار برای اولین بار توسط روبین و همکارانش انجام شده. خود روبین می گفت که چون مادر چهار پسر بچه ی شیطان بوده فرصت نمی کرده وسط های کهکشان را رصد کند. در آن زمان همکاران مردش اغلب روی ستارگان مرکز کهکشان تمرکز کرده بودند چون گمان می بردند که فیزیک جالب از اون تو قرار است بیرون بیاید. روبین نمی توانست با آنها رقابت کند پس تمرکز خود را روی ستارگان بیرون کهکشان گذاشت . از قضا یکی از مهمترین کشف های قرن بیستم را به این ترتیب انجام داد! اگر  ستارگان داخل کهکشان را رصد می کرد این کشف را نمی توانست انجام دهد!

هنوز هم که هنوز هست اثرات گرانشی ماده ی تاریک که در شعاع ۸کیلو پارسکی (فاصله ی منظومه ی شمسی از مرکز کهکشان) از مرکز کهکشان قرار دارند به طور مستقیم و قطعی دیده نشده. مشکل اینه که برآورد مقدار ماده ی باریونی معمولی مشکل هست.  من این نکته را همین دیروز در این مقاله  خواندم. اگر نکته ای می خواهید به آن اضافه کنید خوشحال می کنم نکته ی شما را بخوانم و بدانم. 

 اما این به آن معنا نیست که چگالی ماده ی تاریک در قسمت های بیرونی کهکشان بیشتر  است. اتفاقا برعکس ! چند پروفایل برای ماده ی تاریک مطرح هست که بر اساس محاسبه ی تحلیلی یا شبیه سازی و یا ترکیب این دو به دست آمده اند.  (پروفایل آیناستو   و پروفایل  ان-اف-دابلیو دو مورد از معروفترین پروفایل ها برای توزیع ماده ی تاریک در کهکشان  هستند.) در همه ی این پروفایل ها چگالی ماده ی تاریک در مرکز کهکشان بیشینه است. به طور  شهودی هم چنین انتظار داریم. نیروی گرانشی ماده ی تاریک را به سمت داخل کهکشان سوق خواهد داد پس در حالت ایستا انتظار داریم چگالی در مرکز بیشینه باشد.

اتفاقا گروه کیهانشناسی و اختر فیزیک موسسه سیسا در تریست ایتالیا (همان موسسه  که من از آن دکتری گرفتم) در این بحث در دنیا سرآمد است. برای اطلاعات بیشتر به این سایت که توسط پژوهشگران سیسا راه اندازی شده مراجعه نمایید.


برچسب‌ها: ماده ی تاریک
+ نوشته شده در  چهارشنبه نهم اسفند ۱۳۹۱ساعت 9:50  توسط یاسمن فرزان  | 

اینجا شان کرول کیهان شناس برجسته از کلتک توضیح می ده که چرا "ماده ی تاریک" برتر از "گرانش تصحیح یافته" آمد پدید!

البته "آمد پدید" را من به تسامح به کار بردم که با نمک بشه. واقعیت این هست که وقتی یک سری مشاهدات داریم که با تئوری موجود همخوانی ندارد برایش فرضیه می سازیم. یک زمانی قابل اعتماد ترین شاهد تجربی  برای این که باید برویم سراغ فیزیک جدید (در این زمینه) حرکت ستاره ها در کهکشان ها بود. دو فرضیه ی موازی ساخته شد: "ماده ی تاریک" و "گرانش تصحیح یافته و یا mond". هر دو خوب بودند چون هردو مشاهدات را توضيح مي دادند. اما حالا شواهد متعدد ديگري هم هست كه با پيش بيني موند همخواني ندارد اما ماده ي تاريك خيلي خوشگل از پس توضيح آن بر مي آيد.

اكثريت قريب به اتفاق جامعه ي كيهانشناس ها به اين نتيجه رسيده اند كه بايد ماده ي تاريك را وارد مسئله كنيم. هرچند عده ي كوچكي هستند كه هنوز مجاب نشده اند. توجه كنيد ما هنوز به طور قطعي و مستقيم ماده ي تاريك را كشف نكرده ايم و ماهيت آن را نمي دانيم. تا كنون فقط اثرات گرانشي آن را ديده ايم . داريم به جست و جوي مستقيم و غير مستقيم آن هم ادامه مي دهيم.در سخنراني 5 شنبه ام در تبريز به اين موضوع خواهم پرداخت.


برچسب‌ها: ماده ی تاریک
+ نوشته شده در  شنبه بیست و یکم بهمن ۱۳۹۱ساعت 18:28  توسط یاسمن فرزان  | 

این مقاله که امروز آن را دیدم به نظرم جالب آمد. در زیر چکیده را می توانید ببینید. چند توضیح بدهم:

بسته به این که جرم ذرات تشکیل دهنده ی ماده ی تاریک در چه بازه ای باشه ماده ی تاریک را به سه دسته ی داغ گرم و سرد تقسیم بندی می کنند. ماده ی تاریک داغ با مشاهدات رد شده. ماده ی تاریک گرم جرمی حدود چند keVتا چند 100 keVمیتونه داشته باشد. اگر از این مقدار سنگین تر باشه ماده ی تاریک سرد نام می گیره.

بیشتر مطالعات  و مدلسازی ها روی ماده ی تاریک سرد انجام می گیره. با این حال ماده ی تاریک گرم مزیت هایی داره. یکی این که ماده ی تاریک سرد تعداد خیلی بیشتری کهکشان ماهواره ای کوتوله از اون که مشاهده شده پیش بینی می کنه اما ماده ی تاریک گرم به تعداد مناسب مشاهده می کنه. دیگر آن که ماده ی تاریک گرم پروفایل مرکز کهکشان را بهتر از ماده ی تاریک سرد پیش بینی می کنه.

حالا این مقاله ی جدید می گه چون در مرکز کهکشان فاصله ی ذرات ماده ی تاریک اگر جرمشان حدود keVباشه از مرتبه ی طول موج دوبروی (و یا کمتر) هست باید اثرات کوانتمی را هم در شبیه سازی توزیع آنها لحاظ کنیم. بعدش هم می گه اگر فرمیون باشند "همه چی" را می شه خوب توضیح داد. "همه چی" ادعای اوناست نه من. یک سری مشکلات هنوز باقی خواهد ماند. به هر حال جالب بود! 

 

 

Quantum WDM fermions and gravitation determine the observed galaxy structures

Comments: 14 pages, 2 figures, figures improved. admin note: substantial text overlap with arXiv:1204.3090
Subjects: Cosmology and Extragalactic Astrophysics (astro-ph.CO); General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc); High Energy Physics - Phenomenology (hep-ph)

Quantum mechanics is necessary to compute galaxy structures at kpc scales and below. This is so because near the galaxy center, at scales below 10 - 100 pc, warm dark matter (WDM) quantum effects are important: observations show that the interparticle distance is of the order of, or smaller than the de Broglie wavelength for WDM. This explains why all classical (non-quantum) WDM N-body simulations fail to explain galactic cores and their sizes. We describe fermionic WDM galaxies in an analytic semiclassical framework based on the Thomas-Fermi approach, we resolve it numerically and find the main physical galaxy magnitudes: mass, halo radius, phase-space density, velocity dispersion, fully consistent with observations, including compact dwarf galaxies. Namely, fermionic WDM treated quantum mechanically, as it must be, reproduces the observed galaxy DM cores and their sizes. [In addition, as is known, WDM simulations produce the right DM structures in agreement with observations for scales > kpc]. We show that compact dwarf galaxies are natural quantum macroscopic objects supported against gravity by the fermionic WDM quantum pressure (quantum degenerate fermions) with a minimal galaxy mass and minimal velocity dispersion. Interestingly enough, the minimal galaxy mass implies a minimal mass m_{min} for the WDM particle. The lightest known dwarf galaxy (Willman I) implies m > m_{min} = 1.91 keV. These results and the observed halo radius and mass of the compact galaxies provide further indication that the WDM particle mass m is approximately around 2 keV.


برچسب‌ها: ماده ی تاریک
+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و هفتم دی ۱۳۹۱ساعت 9:55  توسط یاسمن فرزان