deSignale

Funde von Exoplaneten stellen die gängigen Theorien zur Entstehung von Planeten in Frage:

http://www.astronews.com/news/artikel/2010/12/1012-009.shtml

Christian Marois vom kanadischen Herzberg Institute of Astrophysics und seine Kollegen haben bei HR 8799 einen vierten Planeten aufgespürt. HR 8799 ist der einzige bekannte Stern, den mehrere Riesenplaneten - alle besitzen etwa die zehnfache Jupitermasse - auf weit außen liegenden Bahnen umkreisen. Mehr noch: Die Planeten wurden nicht - wie zumeist üblich - indirekt entdeckt, sondern sind direkt beobachtbar.

Der neu entdeckte Planet wirft nun das Problem auf, dass sich das System insgesamt mit keinem der theoretischen Entstehungsmodelle in Einklang bringen lässt. Für einen gravitativen Kollaps eines Teils der Gas- und Staubscheibe um den jungen Stern kreist der neue Planet zu weit innen, für ein langsames Wachstum zunächst kleiner Planetenkerne durch das Aufsaugen des Gases aus der Umgebung kreisen die anderen drei Planeten zu weit außen. Und auch eine weitere Erklärung, dass nämlich die Planeten weiter innen oder weiter außen entstanden und dann erst an ihre heutigen Positionen gewandert sind, scheidet aus: Die Planeten sind zu massereich, um eine so weite Wanderung in der verfügbaren Zeit zu ermöglichen.

Für ein Rätsel ganz anderer Art sorgt der 2008 entdeckte Planet WASP-12b, ein "heißer Jupiter", der seinen Stern auf einer extrem engen Bahn umrundet. Wie Nikku Madhusudhan vom Massachusetts Institute of Technology und seine Kollegen berichten, enthält die Atmosphäre von WASP-12b erheblich mehr Kohlenmonoxid und Methan, dafür aber weniger Wasser als theoretische Modelle für einen Planeten dieser Temperatur vorhersagen. Die Daten sprechen dafür, dass das Innere des Planeten nicht von Silikaten, sondern von kohlenstoffhaltigen Karbiden dominiert wird.

Für einen derart hohen Kohlenstoffanteil haben die Astronomen jedoch keine Erklärung, da der Zentralstern nach bisherigen Erkenntnissen eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie unsere Sonne aufweist. Kopfzerbrechen bereitet den Forschern auch, dass die Atmosphäre von WASP-12b keine so genannte thermische Inversion - also eine Umkehrung der Temperaturschichtung - zeigt, wie sie von theoretischen Modellen für heiße Jupiter vorhergesagt wird. Sowohl in der Theorie der Planetenentstehung als auch in den Modellen des Planetenaufbaus scheint es also noch einige Lücken zu geben.

Wie schon gerüchteweise gemutmaßt hier nun die bestätigende Meldung auf wissenschaft.de:

http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/312434.html

Zitat:

Bisher galt als Grundprinzip der Biologie auf unserem Planeten, dass alle Lebensformen auf sechs Elemente angewiesen sind: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Phosphorverbindungen bilden beispielsweise einen Grundbestandteil der DNA, der Trägersubstanz der Erbinformationen aller Lebewesen. Darüber hinaus ist das Element an vielen fundamentalen Stoffwechsel- und Regulationsprozessen in Zellen beteiligt.

Jetzt allerdings muss die Liste der Grundelemente des Lebens offensichtlich umgeschrieben werden: Den neuen Erkenntnissen zufolge heißt es nun "Phosphor oder Arsen". Normalerweise ist Arsen hochgiftig für Lebewesen, denn es stört ihre Stoffwechselvorgänge. Es besitzt allerdings einige chemische Ähnlichkeiten zum Phosphor, sagen die Wissenschaftler. Diese Eigenschaften nutzt offenbar das Bakterium aus der Familie der Halomonadaceae, um sich vom Phosphor unabhängig machen zu können, wie die Untersuchungen zeigten.

Die Forscher kultivierten die Bakterien unter Laborbedingungen auf einem Nährmedium, bei dem sie Schritt für Schritt Phosphor durch Arsen ersetzten. Am Ende der Versuchsreihe bewiesen die Bakterien, dass sie überhaupt kein Phosphor benötigten, um überleben zu können. Die nachfolgenden Analysen der Forscher bestätigten schließlich den Ersatz des Elements durch Arsen in den Lebensbausteinen der Mikroorganismen: Bei Eiweißen, Lipiden und sogar in der DNA hatten die bizarren Bakterien Phosphor gegen Arsen ausgetauscht.

Der Astrobiologe und Co-Autor der Studie Ariel Anbar, von der Arizona State University in Tempe unterstreicht die Bedeutung der Ergebnisse: "Ein Grundprinzip bei der Erforschung von möglichem Leben außerhalb der Erde war es, uns an die Verfügbarkeit der vermeintlichen sechs Lebens-Elemente zu halten. Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass wir auch diesbezüglich weiterdenken müssen: Das Leben kann sogar auf unserem Planeten ganz anders sein, als wir es bisher kannten", sagt Anbar.

Heute, am 2.Dezember 2010 um 20 Uhr MEZ gibt es in Washington D.C. eine Pressekonferenz der NASA. Höchstwahrscheinlich wird man über Beweise für Leben auf Arsenbasis reden.

Wahrscheinlich, so die Vermutung, hat man entsprechende Bakterien auf der Erde gefunden und deren Untersuchung soweit vorangebracht, dass man entsprechende Indizien eines Stoffwechselkreislaufes auf dem Saturnmond Titan vorweisen kann.

Diese Durchbruch würde m. E. mindestens zwei Punkte zeigen:

a) Es gibt definitiv nicht nur Leben auf Phosphorbasis, wie unseres, sondern auch auf Basis von Arsen. Das heißt nicht alles irdische Leben stammt aus einem biologischen Ursprung, sondern hat unterschiedliche Quellen. Die darwinsche Evolutionshypothese muss dahingehend korrigiert werden: Es gibt keinen gemeinsamen Stammbaum allen irdischen Lebens.

b) Die Suche nach außeriridischem Leben muss auf einer viel breiteren Basis vonstatten gehen. Wahrscheinlich gibt es, bei entsprechenden Indizien einer stattfindenden Biochemie, auf Titan auch solche Mikroben auf Arsenbasis. Mal sehen, was die Pressekonferenz hierzu bringt.

Um 20 Uhr wissen wir schon heute mehr! Was für ein Tag!!!

Im Foren-Thread von astronews.com hierzu, gibt es auch Links für die Liveübertragung:

http://www.astronews.com/forum/showthread.php?t=4854

Dazu noch ein Spktrum-Artikel aus dem Jahre 2008:

http://www.wissenschaft-online.de/artikel/957908

... wurde bei Datenauswertung von WMAP und einer der Boomerang Mission entdeckt. Wenn diese Kreise wirklich vorhanden sind, ist das in der Tat eine interessante Neuigkeit. Doch wie in den Meldungen gemutmaßt wird, dass dies von einem Vorgängeruniversum vor dem Urknall stammen könnte, halte ich für gewagt.

Hier die Meldungen:

http://www.astronews.com/news/artikel/2010/11/1011-016.shtml

http://www.weltderphysik.de/de/4245.php?ni=2263

Zitat:

Penrose und Gurzadyan sind nun bei einer umfangreichen Analyse der WMAP-Daten auf eine Vielzahl konzentrischer Ringe gestoßen, in denen die Temperatur deutlich weniger schwankt als im Durchschnitt. Die Wahrscheinlichkeit für ein zufälliges Auftreten solcher Muster in den Daten sei geringer als 1 : 10 Millionen, so die Forscher. Nochmal erheblich niedriger sei die Wahrscheinlichkeit dafür, dass - wie beobachtet - mehrere Ringe konzentrisch auftreten, sich also um den gleichen Mittelpunkt gruppieren. Um ihren Fund weiter zu untermauern, haben Penrose und Gurzadyan außerdem Daten der Boomerang-Mission ausgewertet, eines Ballon-Teleskops, das die Hintergrundstrahlung in Teilbereichen des Himmels mit hoher Genauigkeit untersucht hat. Tatsächlich zeigten sich in den Boomerang-Daten die Ringe an den gleichen Stellen wie in den WMAP-Daten. Um einen Instrumenten-Effekt der WMAP-Detektoren kann es sich also nicht handeln.

Erst einmal nur kurz:

Wie berichtet wird gibt es einen erstaunlichen Durchbruch in der Quantentheorie. Unbestimmtheitsrelation und die sogenannte spukhafte Fernwirkung verschränkter Teilchen hängen zusammen, wobei letztere durch ersteres limitiert wird.

Hier ein Link zur Meldung:

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/11/101118141541.htm

Zitat:

Stephanie Wehner of Singapore's Centre for Quantum Technologies and the National University of Singapore and Jonathan Oppenheim of the United Kingdom's University of Cambridge published their work in the latest edition of the journal Science.

The strange behaviour of quantum particles, such as atoms, electrons and the photons that make up light, has perplexed scientists for nearly a century. Albert Einstein was among those who thought the quantum world was so strange that quantum theory must be wrong, but experiments have borne out the theory's predictions.

One of the weird aspects of quantum theory is that it is impossible to know certain things, such as a particle's momentum and position, simultaneously. Knowledge of one of these properties affects the accuracy with which you can learn the other. This is known as the "Heisenberg Uncertainty Principle."

Another weird aspect is the quantum phenomenon of non-locality, which arises from the better-known phenomenon of entanglement. When two quantum particles are entangled, they can perform actions that look as if they are coordinated with each other in ways that defy classical intuition about physically separated particles.

Previously, researchers have treated non-locality and uncertainty as two separate phenomena. Now Wehner and Oppenheim have shown that they are intricately linked. What's more, they show that this link is quantitative and have found an equation which shows that the "amount" of non-locality is determined by the uncertainty principle.

"It's a surprising and perhaps ironic twist," said Oppenheim, a Royal Society University Research Fellow from the Department of Applied Mathematics & Theoretical Physics at the University of Cambridge. Einstein and his co-workers discovered non-locality while searching for a way to undermine the uncertainty principle. "Now the uncertainty principle appears to be biting back."

Non-locality determines how well two distant parties can coordinate their actions without sending each other information. Physicists believe that even in quantum mechanics, information cannot travel faster than light. Nevertheless, it turns out that quantum mechanics allows two parties to coordinate much better than would be possible under the laws of classical physics. In fact, their actions can be coordinated in a way that almost seems as if they had been able to talk. Einstein famously referred to this phenomenon as "spooky action at a distance."

However, quantum non-locality could be even spookier than it actually is. It's possible to have theories which allow distant parties to coordinate their actions much better than nature allows, while still not allowing information to travel faster than light. Nature could be weirder, and yet it isn't -- quantum theory appears to impose an additional limit on the weirdness.

"Quantum theory is pretty weird, but it isn't as weird as it could be. We really have to ask ourselves, why is quantum mechanics this limited? Why doesn't nature allow even stronger non-locality?" Oppenheim says.

The surprising result by Wehner and Oppenheim is that the uncertainty principle provides an answer. Two parties can only coordinate their actions better if they break the uncertainty principle, which imposes a strict bound on how strong non-locality can be.

"It would be great if we could better coordinate our actions over long distances, as it would enable us to solve many information processing tasks very efficiently," Wehner says. "However, physics would be fundamentally different. If we break the uncertainty principle, there is really no telling what our world would look like."

How did the researchers discover a connection that had gone unnoticed so long? Before entering academia, Wehner worked as a 'computer hacker for hire', and now works in quantum information theory, while Oppenheim is a physicist. Wehner thinks that applying techniques from computer science to the laws of theoretical physics was key to spotting the connection. "I think one of the crucial ideas is to link the question to a coding problem," Wehner says. "Traditional ways of viewing non-locality and uncertainty obscured the close connection between the two concepts."

Wehner and Oppenheim recast the phenomena of quantum physics in terms that would be familiar to a computer hacker. They treat non-locality as the result of one party, Alice, creating and encoding information and a second party, Bob, retrieving information from the encoding. How well Alice and Bob can encode and retrieve information is determined by uncertainty relations. In some situations, they found that and a third property known as "steering" enters the picture.

Wehner and Oppenheim compare their discovery to uncovering what determines how easily two players can win a quantum board game: the board has only two squares, on which Alice, can place a counter of two possible colours: green or pink. She is told to place the same colour on both squares, or to place a different colour on each. Bob has to guess the colour that Alice put on square one or two. If his guess is correct, Alice and Bob win the game. Clearly, Alice and Bob could win the game if they could talk to each other: Alice would simply tell Bob what colours are on squares one and two. But Bob and Alice are situated so far apart from each other that light -- and thus an information-carrying signal -- does not have time to pass between them during the game.

If they can't talk, they won't always win, but by measuring on quantum particles, they can win the game more often than any strategy which doesn't rely on quantum theory. However, the uncertainty principle prevents them from doing any better, and even determines how often they lose the game.

The finding bears on the deep question of what principles underlie quantum physics. Many attempts to understand the underpinnings of quantum mechanics have focused on non-locality. Wehner thinks there may be more to gain from examining the details of the uncertainty principle. "However, we have barely scratched the surface of understanding uncertainty relations," she says.

...zumindest für 0,17 Sekunden, aber immerhin ein erster Schritt für wichtige Untersuchungen der Anti-Materie.

Hier eine Auswahl mehrerer Berichte:

http://www.astronews.com/news/artikel/2010/11/1011-014.shtml

http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-12579-2010-11-18.html

Daraus:

2002 gelang erstmals für wenige Sekundenbruchteile die Produktion eines Antiwasserstoffatoms bestehend aus einem Antiproton und einem Positron am Experiment ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus) des Kernforschungszentrum CERN bei Genf.

Schwer einzufangen

Doch eine Möglichkeit, dieses ungeladene Teilchen einzufangen oder gar für weiter gehende Untersuchungen zu speichern, gab es bisher nicht. Denn sobald das frisch erzeugte Antiwasserstoffteilchen der es umgebenden Materie zu nahe kommt, wird es ausgelöscht und löst sich in einer Art Explosion in Energie auf. Erste Voraussetzung für eine „Antimateriefalle“ ist daher eine extrem starke Abkühlung der Antiwasserstoffteilchen und der sie erzeugenden Positronen und Antiprotonen. Bei nur 0,5 Kelvin, einer Temperatur nahe am absoluten Nullpunkt, wird ihre Eigenbewegung so gering und langsam, dass ein Einfangen mit Hilfe magnetischer „Käfige“ erst möglich wird.

Achtpolige Magnetanordnung als Käfig

Einen solchen Käfig haben jetzt Forscher einer internationalen Kollaboration am CERN entwickelt und erfolgreich getestet: „Wir konnten 38 Atome einfangen, was eine unglaublich geringe Menge ist, weit von dem entfernt, was wir bräuchten um das Raumschiff Enterprise anzutreiben“, erklärt Rob Thompson, Physiker der Universität von Calgary und einer der Forscher der ALPHA-Kollaboration.

Und auch wissenschaft.de soll nicht fehlen:

http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/312368.html

Wenn man sich die Diskussion um die Dunkle Materie anschaut, dann erscheint mir ein Partikel, das in etwa die Eigenschaften der Neutrinos besitzen müsste, am natürlichsten. Die bislang bekannten Neutrinos kommen aber für eine Dunkle Materie nicht in Frage. Doch in einem Experiment konnte nun der Hinweis auf eine eventuelle vierte Neutrinoart erbracht werden, wie scinexx berichtet:

http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-12510-2010-11-04.html

Zitat:

1998 entdeckten Physiker am „Liquid Scintillator Neutrino Detector“ des Los Alamos National Laboratory Hinweise auf eine weitere, vierte Form der Neutrinos. Die im Strahl des Experiments beobachteten Oszillationen waren zu stark und häufig, als dass sie nur durch die drei bekannten Formen erklärt werden konnten. Physiker versuchten nun mit Hilfe des so genannten „Mini Booster Neutrino Experiment“, kurz MiniBooNE am amerikanische FermiLab, diese Ergebnisse nachzuvollziehen, scheiterten in Experimenten mit einem Neutrinostrahl jedoch. Daher galt die Existenz eines vierten Neutrinos zunächst als widerlegt.

Neue Indizien für sterile Neutrinos

Jetzt jedoch liegen drei Jahre an Daten aus Experimenten mit einem Antineutrinostrahl am MiniBooNE vor, die erneut Indizien für die Existenz des so genannten „sterilen Neutrinos“ sein könnten. „Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es entweder neue Partikel oder Kräfte gibt, die wir uns bisher nicht vorstellen konnten“, erklärt Byron Roe, Physiker an der Universität von Michigan. „Die einfachste Erklärung wäre die Ergänzung neuer Neutrino-ähnlicher Teilchen, steriler Neutrinos, die nicht die normale schwache Wechselwirkung aufweisen.“ Die Abwesenheit der schwachen Wechselwirkung könnte erklären, warum diese sterilen Neutrinos noch schwerer nachzuweisen sind als die „normalen“ Neutrinos.

Verletzung der fundamentalen Symmetrieregeln

Für Überraschung sorgt allerdings die Tatsache, dass die verräterischen Zusatz-Oszillationen nur im Antineutrinostrahl, nicht bei Neutrinos nachgewiesen werden konnten. Das widerspricht einer der fundamentalen Grundregeln des Kosmos, der Ladungs-Parität-Symmetrie, kurz CP-Symmetrie. Nach dieser darf es keinen Unterschied für die physikalischen Gegebenheiten machen, wenn alle Teilchen durch ihre Antiteilchen ersetzt werden. Doch im Falle der MiniBooNE-Experimente war dies offenbar der Fall.

„Das bedeutet, dass Ergänzungen zu unserem Standardmodell noch notwendiger sein könnten als nach den ersten LSND-Ergebnissen gedacht“, so Roe. Erste Belege für die Verletzung der CP-Symmetrie seien zwar bereits zuvor bei bestimmten Zerfällen beobachtet worden, nicht jedoch an Neutrinos.

Diese Ergebnisse sind also schon sehr ernst zu nehmen. Man darf weiteren Verifikationen gespannt entgegensehen...