A sötét anyag új elméleti modellje új reményt jelent azoknak a kutatóknak, akik évek óta próbálják kimutatni

@josemnieves MADRID Frissítve: 2019.03.29. 08: 51h

sötét

Kapcsolódó hírek

Egy új kísérlet arra, hogy megfigyelje ezt a "más típusú anyagot", amelynek a tudósok évtizedek óta ellenállnak, egy orosz, finn és egyesült államokbeli kutatócsoport módosította az elméleti modellt, amely leírja, milyenek lehetnek az anyag alkotó részecskéi a sötétben . A kutatók ezt a munkát az aktív galaktikus sejtek számos megfigyeléséből származó adatok elemzésével végezték.

Az új megközelítés mindent jelent egy "oxigén lufi" ami új reményt ad a világ számos kutatócsoportjának megpróbálva feltárni a sötét anyag rejtélyét. Valójában számtalan kísérlet után a tudományos közösség még mindig nem tudja, miből készülhet a hagyományosól eltérő anyag. A mű nemrég jelent meg a Journal of Cosmology and Atroparticle Physics folyóiratban .

Sötét, láthatatlan és nem észlelhető

Az a kérdés, hogy milyen részecskék alkotják a sötét anyagot, döntő fontosságú a modern fizika szempontjából. Néhány évvel ezelőtt a nemzetközi kutatóközösség meg volt győződve arról, hogy bármi is legyen, a bolygó legnagyobb részecskegyorsítója, a nagy hadron ütköző (LHC) megtudja. De ez nem így volt, és ennek a következménye volt szó szerint egy általános hipotézisek sorozatát kellett eldobni a sötét anyag természetéről, amelyről tudjuk, hogy ötször több, mint a hagyományos anyag, amelyből az összes bolygó, csillag és galaxis készült.

Számos jel utal arra, hogy a sötét anyag valóban létezik, bár minden azt jelzi, hogy "valamiből" áll, mint azok a részecskék, amelyek összegyűjtik a Standard Modellt, a nagy elméletet, amely összefogja az anyagot alkotó összes "darabot" (hétköznapi) és az azt irányító törvények. Ezért és a haladás ezen elkeserítő hiányával szemben a fizikusok kénytelenek megfontolni az "egyéb lehetőségeket", amelyek gyakran sokkal összetettebbek.

A legszélesebb körben elterjedt vélemény ebben a tekintetben az szükséges a Standard Modell "kiterjesztése" így ide tartoznak a jelenleg ismeretlen egyéb részecskék is. Hátránya, hogy ezen hipotetikus részecskék tömegtartománya hatalmas. Valójában az eddigi legkönnyebb és legnehezebb javaslatok között különbség van. 40 nagyságrend!

Ultrakönnyű részecskék

Az egyik létező teotikus modell szerint a sötét anyag ultrakönnyű részecskékből állna. Ami koherens magyarázatot kínálna számos csillagászati ​​megfigyelésre. Mindazonáltal, az ilyen részecskék olyan könnyűek lennének, hogy alig lépnének kölcsönhatásba a fénnyel és hagyományos tantárgyakkal, ami rendkívül megnehezítené őket. Valójában a jelenlegi közegekkel gyakorlatilag lehetetlen kimutatni ezen részecskék egyikét a laboratóriumban, ezért a kutatók megpróbálják azokat az űrben elhelyezni.

„Sötét anyag részecskékről beszélünk, amelyekre szükség lenne 28 nagyságrenddel könnyebb, mint az elektron Szergej Troitsky, a cikk társszerzője és az Orosz Tudományos Akadémia Nukleáris Kutatóintézetének vezető kutatója elmondja. Ez a fogalom rendkívül fontos annak a modellnek a számára, amelyet kipróbáltunk tesztelni. A gravitációs interakció árulkodik a sötét anyag jelenlétéről. Ha a sötét anyag teljes tömegét ultrakönnyű részecskékkel magyarázzuk azt jelentené, hogy óriási mennyiség van belőlük. De ilyen könnyű részecskékkel felmerül a kérdés: Hogyan védhetjük meg őket a hatékony tömeg megszerzésétől a kvantumkorrekciók miatt? Az egyik lehetséges válasz az lenne, hogy ezek a részecskék gyengén kölcsönhatásba lépnek a fotonokkal, vagyis az elektromágneses sugárzással. Ami kínál sokkal könnyebb módszer a tanulmányozásukra: az elektromágneses sugárzás közvetlen megfigyelése az űrben ».

A részecskék helyett egy mezőt

Amikor a részecskék száma olyan magas, nehéz őket különálló részecskékként kezelni és sokkal praktikusabb területnek tekinteni őket bizonyos sűrűségű, amely áthatja az Univerzumot. Ez a mező koherensen oszcillál azon régiók felett, amelyek mérete körülbelül 100 parsek, vagy ami ugyanaz, körülbelül 325 fényév.

A rezgés periódusát a részecskék tömege határozza meg. Ha a szerzők által figyelembe vett modell helyes, akkor ennek az időszaknak körülbelül egy évnek kell lennie. Amikor a polarizált sugárzás áthalad ezen a mezőn, a sugárzás polarizációs síkja ugyanabban az időszakban oszcillál.

A válasz galaktikus magokban

A lényeg az, hogy ha valóban előfordulnak olyan periodikus változások, mint amilyenek a leírtak, csillagászati ​​megfigyelések során észlelhetők ezek a változások. Ezenkívül az időszak hossza (egy Földi év) nagyon kényelmes, mivel sok csillagászati ​​objektumot több év alatt megfigyelnek, ami több mint elegendő idő lenne a polarizáció változásainak megnyilvánulásához.

Munkájukhoz a kutatók úgy döntöttek, hogy a földi rádióteleszkópok adatait használják fel, mert ugyanazon megfigyelési ciklus alatt sokszor visszatérnek ugyanazokhoz a csillagászati ​​tárgyakhoz. Az ilyen távcsövek képesek megfigyelje a távoli aktív galaktikus magokat, a túlhevített plazma régiói a galaxisok központjai közelében. És ezek a régiók erősen polarizált sugárzást bocsátanak ki. Megfigyelésükkel tehát több éven keresztül követhető a polarizációs szög változása.

„Eleinte - magyarázza Troitsky - úgy tűnt, hogy az egyes csillagászati ​​tárgyakból származó jelek szinuszos rezgéseket mutatnak. De a probléma az volt, hogy a szinuszos periódust a sötét anyag részecskéinek tömegével kellett meghatározni, ami azt jelenti, hogy annak minden tárgy esetében azonosnak kell lennie. A mintánkban 30 tárgy volt. És előfordulhat, hogy némelyikük saját belső fizikája miatt ingadozott, de az időszakok egyébként sem voltak soha ugyanazok. Ami azt jelenti, hogy korlátozni lehet ultrakönnyű részecskéink és a sugárzás kölcsönhatását. Nem azt mondjuk, hogy ilyen részecskék nem léteznek, de megmutattuk, hogy nem lépnek kölcsönhatásba a fotonokkal, amely korlátozza a kompozíciót leíró rendelkezésre álló modelleket. sötét anyag ».

"Képzelje el, milyen izgalmas volt" - mondja Jurij Kovalev, a cikk társszerzője, a moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet és az Orosz Tudományos Akadémia Lebedev Fizikai Intézetének tanulmányainak és laboratóriumainak igazgatója. Éveket töltesz a kvazárok tanulmányozásával, amikor egy napon elméleti fizikusok jelennek meg, és azt mondják, hogy nagy pontosságú, nagy szögű felbontású polarizációs méréseink eredménye hirtelen hasznos a sötét anyag természetének megértésében. ".

Ezentúl a csapat más elméleti modellek által javasolt hipotetikus, nehezebb sötét anyag részecskék megnyilvánulásainak felkutatását tervezi. Amihez különféle spektrális tartományokban kell dolgozni és más megfigyelési technikákat kell alkalmazni.

„Jelenleg - zárja le Troitsky - az egész világ a sötét anyag részecskék felkutatásával foglalkozik, ami a fizika egyik nagy rejtélye. De mától egyetlen modellt sem fogadnak el kedvencként, és a rendelkezésre álló kísérleti adatok szempontjából sem tekintik jobban fejlettnek vagy hitelesebbnek, mint a többiek. Ki kell próbálnunk mindet. Sajnos a sötét anyag "sötét" abban az értelemben, hogy alig lép kölcsönhatásba semmivel, különösen a világossal. Nyilvánvalóan bizonyos körülmények között enyhe hatással lehet a rajta áthaladó fényhullámokra. De más forgatókönyvek azt jósolják, hogy a gravitáció által közvetítetteken kívül nincs más kölcsönhatás a világunk és a sötét anyag között. És ez nagyon megnehezíti a részecskék megtalálását ».