eROSITA: Messungen des Materiegehalts des Universums bestätigen Standardmodell

[astronews.com Redaktion]

Das deutsche eROSITA-Konsortium hat jetzt präzise Messungen des gesamten Materiegehalts des Universums und seiner Verklumpung vorgestellt. Diese basieren auf einer Analyse, wie sich Galaxienhaufen im Laufe der Zeit entwickeln haben. Die Ergebnisse bestätigen das kosmologische Standardmodell. Zudem wurde ein umfassender Katalog von Galaxienhaufen und Superhaufen vorgestellt. (14. Februar 2024)

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[Kickaha]

Das deutsche eROSITA-Konsortium hat jetzt präzise Messungen des gesamten Materiegehalts des Universums und seiner Verklumpung vorgestellt. Diese basieren auf einer Analyse, wie sich Galaxienhaufen im Laufe der Zeit entwickeln haben. Die Ergebnisse bestätigen das kosmologische Standardmodell. Zudem wurde ein umfassender Katalog von Galaxienhaufen und Superhaufen vorgestellt. (14. Februar 2024)

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Hallo zusammen,
Mir sind das Konzept von heissen Neutrinos klar. Gibt es (theoretisch) denn auch kalte (langsame) Neutrinos?
UND
Verstehe ich das nun richtig, dass die Gesammtmasse aller Neutrinos im Universum 0,22eV beträgt / betragen soll?

Grüße aus Offline-Land

 

[Rainer]

Verstehe ich das nun richtig, dass die Gesammtmasse aller Neutrinos im Universum 0,22eV beträgt / betragen soll?

Woher hast Du diese Zahl?

Die Masse EINES Neutrinos wird mit ca 0,046 < mny < 0,06 eV angenommen.

Der Dichteparameter der Neutrinos beträgt ohne Kinetische Energie
Ωny = 0,002351 (HDM)

Die Masse der Neutrinos ohne Kinetische Energie innerhalb der Hubble Sphäre beträgt somit
Mny = M·Ωny = 2e+50 kg

Mir sind das Konzept von heissen Neutrinos klar. Gibt es (theoretisch) denn auch kalte (langsame) Neutrinos?

Die Neutrinos haben zu einer Zeit τ=1 s entkoppelt, als die Temperatur ca T = 9,7988e+9 K betrug, kurz bevor die Elektronen/Positronen annihilierten. Die weiteren Neutrinos aus der BBN (τ < 3 Min) und dem Neutronenzerfall (τ < 15 Min) fallen demgegenüber nicht ins Gewicht.

 

[Rainer]

Woher hast Du diese Zahl?

Verstehe ich das nun richtig, dass die Gesammtmasse aller Neutrinos im Universum 0,22eV beträgt / betragen soll?

Ah jetzt habe ich das gesehen.

Σmny ist die Summe der drei Eigenmassen. ny1, ny2 und ny3, die durch Mischung wiederum die Massen der Neutrinos nye, nyτ und nyμ bilden.

In der Originalveröffentlichung wird diese mit hoher Präzision angegeben mit
NO = 0.08 eV
bzw
IO = 0,12 eV
NO ist die normale Ordnung und
IO ist die inverted ordering
da man zwar die Massendifferenzen der Eigenmassen der Neutrinos kennt, nicht aber das Vorzeichen der Differenzen.

Neutrino mass ordering – Neutrino Global Fit

globalfit.astroparticles.es

Der bisherige Wert (CODATA 2023) lag bei
0,06 < Σmny < 0,12 eV
es hat sich also nicht viel geändert. Daraus ergab sich bisher
0,0012 < Ωny < 0,003

Der Dichteparameter der Neutrinos beträgt ohne Kinetische Energie
Ωny = 0,002351 (HDM)

Da hatte ich einen Mittelwerte entsprechend einer eigenen Rechnung genommen.

Die Masse eines einzelnen Neutrinos als Mittelwert der Oszillationen ergibt sich dann mit
mny = ρ·Ωny/nny = 0.016959 eV

 

[blue.moon]

Ah jetzt habe ich das gesehen.

Σmny ist die Summe der drei Eigenmassen. ny1, ny2 und ny3, die durch Mischung wiederum die Massen der Neutrinos nye, nyτ und nyμ bilden.

In der Originalveröffentlichung wird diese mit hoher Präzision angegeben mit
NO = 0.08 eV
bzw
IO = 0,12 eV
NO ist die normale Ordnung und
IO ist die inverted ordering
da man zwar die Massendifferenzen der Eigenmassen der Neutrinos kennt, nicht aber das Vorzeichen der Differenzen.

Neutrino mass ordering – Neutrino Global Fit

globalfit.astroparticles.es

Der bisherige Wert (CODATA 2023) lag bei
0,06 < Σmny < 0,12 eV
es hat sich also nicht viel geändert. Daraus ergab sich bisher
0,0012 < Ωny < 0,003


Da hatte ich einen Mittelwerte entsprechend einer eigenen Rechnung genommen.

Die Masse eines einzelnen Neutrinos als Mittelwert der Oszillationen ergibt sich dann mit
mny = ρ·Ωny/nny = 0.016959 eV

https://arxiv.org/abs/2402.08458

https://www.mpg.de/21546393/er…kert-kosmische-spannungen

Neuen Wert für Neutrinomasse bestimmt

Zitat

»eROSITA sagt uns, dass sich das Universum während der gesamten kosmischen Geschichte verhalten hat wie theoretisch erwartet«, sagt Vittorio Ghirardini, Postdoc am MPE und verantwortlich für die kosmologische Studie, laut einer Pressemitteilung. »Es gibt keine Unstimmigkeiten mit dem Mikrowellenhintergrund – vielleicht können sich die Kosmologen jetzt ein wenig entspannen.« Man stehe zudem kurz vor einem Durchbruch bei der Messung der Gesamtmasse der Neutrinos, fügt Ghirardini hinzu. »Wir müssen diese nur noch mit Neutrinoexperimenten auf der Erde zusammenbringen.« Die Entwicklung der Galaxienhaufen in den eROSITA-Daten ergibt eine Obergrenze für die Gesamtmasse von 0,22 Elektronvolt; in Kombination mit den CMB-Daten verringert sich diese sogar auf 0,11 Elektronvolt. Mit Hilfe des erdgebundenen Teilchenphysik-Experiments KATRIN ermittelten Fachleute zuletzt eine Neutrinomasse von maximal 0,8 Elektronvolt.

Was stimmt denn nun, Rainer?
LG

 

[Rainer]

Was stimmt denn nun, Rainer?

Warum fragst Du? Ich habe doch das Original verlinkt.

we measure the summed neutrino masses
to be Σmν = 0.08+0.03−0.02 eV or Σmν = 0.12+0.03−0.01 eV assuming a normal or inverted mass hierarchy

Und alles deutet auf NO hin, wenngleich IO noch nicht ausgeschlossen werden kann.

Das ist ja auch kein Widerspruch zu "ZULETZT" MAXIMAL 0,8 eV oder siehst Du da einen Widerspruch? Das ist halt nur veraltet. Die neue Messung von eROSITA ist zehnmal genauer.

 

[blue.moon]

Warum fragst Du? Ich habe doch das Original verlinkt.

we measure the summed neutrino masses
to be Σmν = 0.08+0.03−0.02 eV or Σmν = 0.12+0.03−0.01 eV assuming a normal or inverted mass hierarchy

Und alles deutet auf NO hin, wenngleich IO noch nicht ausgeschlossen werden kann.

Das ist ja auch kein Widerspruch zu "ZULETZT" MAXIMAL 0,8 eV oder siehst Du da einen Widerspruch? Das ist halt nur veraltet. Die neue Messung von eROSITA ist zehnmal genauer.

Soso, mein Link ist veraltet bzw. der Wert? Für mich sehen die Links identisch aus.

#4
The SRG/eROSITA All-Sky Survey:
Cosmology Constraints from Cluster Abundances in the Western Galactic Hemisphere
February 14, 2024
https://arxiv.org/pdf/2402.08458.pdf

#5
The SRG/eROSITA All-Sky Survey:
Cosmology Constraints from Cluster Abundances in the Western Galactic Hemisphere
February 14, 2024
Tue, 13 Feb 2024 13:39:43 UTC (2,240 KB)
https://arxiv.org/abs/2402.08458

Allerdings schrieb ich den Wert 0,8 eV aus
https://www.spektrum.de/news/erosita-loest-kosmologische-spannungen/2207406 ab.

Mit Hilfe des erdgebundenen Teilchenphysik-Experiments KATRIN ermittelten Fachleute zuletzt eine Neutrinomasse von maximal 0,8 Elektronenvolt.

Und das geht konform mit der Reference: Nature - open access - von 2022
https://www.nature.com/articles/s41567-021-01463-1

fit to the spectral data yields mν2 = (0.26 ± 0.34) eV2 c–4, resulting in an upper limit of mν < 0.9 eV c–2 at 90% CL. By combining this result with the first neutrino-mass campaign, we find an upper limit of mν < 0.8 eV c–2 at 90% CL.

Wieso soll der Wert im Preprint der richtige Wert sein und wenn, ich finde es „verdächtig“, dass er um genau eine Dezimalstelle kleiner ist, stößt es dir nicht auf? Andererseits kann ich es nicht beurteilen – das ist nicht mein Thema. Deshalb fragte ich dich aber du hast mich, wenn ich ehrlich bin, nicht überzeugt.

 

[Rainer]

Soso, mein Link ist veraltet

NEIN

bzw. der Wert?

JA, das war der Stand VOR eROSITA gemäß dem laufenden Katrin Experiment, als OBERGRENZE.

Katrin misst NICHT den Wert, sondern sucht die Werte von oben nach unten ab, ob noch Neutrinos vorhanden sind. Erst wenn die Grenze erreicht wird, kann man von einer Messung des Wertes sprechen, das kann noch Jahre dauern, und es ist nicht sicher, ob die Messgenauigkeit dafür reichen wird.

Tatsächlich wurde aber auch schon bisher eine Untergrenze angegeben, ich habe die Werte von CODATA weiter oben zitiert, basierend auf kosmologischen Berechnungen, eben auch wie eROSITA.

The sum is over all neutrino mass eigenstates, the lower limit following
from neutrino mixing results reported in this Review combined with the
assumptions that there are three light neutrinos and that the lightest
neutrino is substantially less massive than the others.

substantially less massive = NO

Wieso soll der Wert im Preprint der richtige Wert sein und wenn, ich finde es „verdächtig“, dass er um genau eine Dezimalstelle kleiner ist

Das Eine ist die (alte) Obergrenze von Katrin und das Andere ist der neue Wert von eROSITA, und zwar in der Original-Veröffentlichung auf ArXiv.

Direct neutrino-mass measurement with sub-electronvolt sensitivity - Nature Physics

In its second measurement campaign, the Karlsruhe Tritium Neutrino experiment achieved a sub-electronvolt sensitivity on the effective electron anti-neutrino mass.

www.nature.com

14.2.22 Based on the best-fit result, we obtain an upper limit of mν < 0.9 eV at 90% CL using the Lokhov–Tkachov method58. The Feldman–Cousins technique59 yields the same limit for the obtained best fit. This result is slightly higher than the sensitivity of 0.7 eV due to the positive fit value, which is consistent with ~0.8σ statistical fluctuation assuming a true neutrino mass of zero. We also perform a Bayesian analysis of the dataset, with a positive flat prior on mν2. The resulting Bayesian limit at 90% credibility is mν < 0.85 eV.

 

[ralfkannenberg]

Die Entwicklung der Galaxienhaufen in den eROSITA-Daten ergibt eine Obergrenze für die Gesamtmasse von 0,22 Elektronvolt; in Kombination mit den CMB-Daten verringert sich diese sogar auf 0,11 Elektronvolt. Mit Hilfe des erdgebundenen Teilchenphysik-Experiments KATRIN ermittelten Fachleute zuletzt eine Neutrinomasse von maximal 0,8 Elektronvolt.

Was stimmt denn nun, Rainer?

Hallo Mondlicht,

ich will mich jetzt nicht auch noch einmischen, aber alle drei Ergebnisse sind richtig, da es sich ja nicht um Werte "als solche" handelt, sondern um Obergrenzen.

Beispiel: eine Person, die 1.86 m gross ist, ist kleiner als 1.9 m, sie ist auch kleiner als 2 m und sie ist auch kleiner als 10 m.

Bezüglich der Neutrinomassen wäre vielleicht folgender Vergleich besser:
eine Person, die 1.86 m gross ist, ist kleiner als 10 m, sie ist auch kleiner als 100 m und sie ist auch kleiner als 1 km.

Das sind also alles Obergrenzen. Und die kleinste Obergrenze ist also der genaueste Wert, wobei man idealerweise auch gute Untergrenzen hat, da ist dann die grösste Untergrenze der genaueste Wert.

Der beste bekannte Wert ist also: grösste Untergrenze <= Wert <= kleinste Obergrenze

"Blöd" wird es dann, wenn es Messungen gibt, bei denen die grösste Untergrenze grösser als die kleinste Obergrenze wird; wenn so etwas passiert hat man also inkonsistente Messwerte und man muss herausfinden, woher diese Inkonsistenz kommt; oftmals kommt sie von systematischen Fehlern.


Freundliche Grüsse, Ralf