Huragan „Ciemna materia” daje większą szansę na identyfikację cząstek aksonów

Kierujemy się w górę, jesteśmy w huraganie, którego nie widzimy. Jego supermocarstwo niewidzialności pochodzi z faktu, że jest zrobione z ciemnej materii.

A fizycy astrocząstek znaleźli doskonałe zastosowanie dla tego niewidzialnego huraganu kosmicznego: rozwiązując zagadkę tego, co stanowi tajemniczą substancję. W artykule opublikowanym 7 listopada w czasopiśmie Przegląd fizyki D naukowcy z Universidad de Zaragoza w King's College London oraz brytyjski Institute of Astronomy przewidują większe szanse na identyfikację ciemnej materii dzięki wykorzystaniu szczegółowych danych satelitarnych dotyczących ruchów gwiazd.

Przypomnienie, że ludzkość jest kroplą w wiadrze wszechświata

Ogromna suma normalnej masy obserwowanej przez ludzkość - twojego kota, słońca, kapsuły przypływu - stanowi mniej niż pięć procent wszechświata. Około 68 procent to ciemna energia, a ostatnie 27 procent to ciemna materia. Tylko ciemna przestrzeń stworzona z tego, kto wie, co może napędzać przyspieszającą ekspansję wszechświata. Spośród obecnych teorii naukowcy preferują słabo oddziałujące masywne cząstki (WIMP) lub osie jako tajemniczą cząstkę.

W zasadzie pływamy w tym temacie, co naukowcy tacy jak doktor Ciaran A. J. O’Hare, doktor fizyki teoretycznej na Uniwersytecie w Saragossie i pierwszy autor badania, nazywają „wiatrem ciemnej materii”.

„Powodem, dla którego używamy tego wyrażenia jest to, że jesteśmy osadzeni w aureoli ciemnej materii i obracamy się na dysku galaktycznym (to obracające się koło gwiazd i gazu), ale halo jest bardzo różne”, mówi O’Hare Odwrotność. „Nie ma dysku ciemnej materii, nie ma preferowanej rotacji, tylko brzęczy się w przypadkowych kierunkach”.

Zasadniczo możemy nie wiedzieć, co to jest cząstka, ale ponieważ znamy kierunek, w którym się obracamy, naukowcy tacy jak O'Hare mogą określić, skąd powinna pochodzić ciemna materia, czyli gdzie rozciągają się strumienie gwiazd - resztki galaktyk karłowatych niebo - wejdź.

„Strumienie są naprawdę ogólnymi przewidywaniami, jak rozumiemy formowanie się galaktyk” - mówi O’Hare. Większość strumieni jest delikatna i mała, ale bogactwo bogatych danych zebranych przez satelitę Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej na odległość i prędkość ponad miliarda gwiazd daje naukowcom szczegóły potrzebne do identyfikacji strumieni, które są trudne do zauważenia ludzkim okiem. Ponadto naukowcy wiedzą, że te galaktyki karłowate pochodzą z ciemnej materii.

Strumień S1, zidentyfikowany dzięki Gai, szturmuje naszą drogę jako huragan z dwóch powodów.

„Naprawdę niezwykłą rzeczą, jaką odkryliśmy w S1, jest to, że nie tylko siedzimy w środku, ale kierunek, w którym zmierzamy, jest odwrotny, poruszamy się w górę” - wyjaśnia O’Hare. „W testowaniu tego, gdy zobaczymy ciemną materię, jeśli strumień S1 jest tam, możemy być pewni, że sygnał, który widzieliśmy, jest ciemną materią, ponieważ możemy powiązać go z tym obiektem, który możemy zobaczyć w kosmosie”.

Jak wykrywamy ciemną materię?

Pomimo faktu, że ciemna materia uderza naszą galaktykę w twarz, wykrycie stanowi wyzwanie. Eksperymenty zazwyczaj powodują kolizję i mierzą energię, światło lub rozpraszanie ciepła. Poprzednie eksperymenty ukierunkowane na WIMP obejmowały rozproszenie w skali nanometrowej, a okno wykrywalnej energii pozostało wąskie. Aby uzyskać wyraźniejszy dowód strumienia, grupa zdecydowała się poszukać różnych hipotetycznych cząstek, osi, w warunkach eksperymentalnych, które pozwolą im szukać rozproszenia w skali milimetrowej (wciąż malutkiej, ale wykrywalnej) ze znacznie większą szansą powodzenia.

Według O’Hare obecne eksperymenty próbują wyrównać w dwóch kierunkach. Niektórzy badacze robią eksperyment tak duży, jak to możliwe, aby dać cząstkom więcej interakcji. Z drugiej strony, gwałtownie więcej zdarzeń energetycznych dla ciemnej materii występuje przy niższych poziomach energii, które wymagają odczytu mniejszych i mniejszych sygnałów.

Pomimo wyzwań strumień S1 istnieje na obiecującym skrzyżowaniu. „Najważniejszą rzeczą, którą naprawdę lubię w strumieniu S1, jest to, że w zasadzie daje nam to jeszcze jedną rzecz do szukania”, mówi O’Hare. „To interfejs astronomii i fizyki cząstek elementarnych. To, co astronomia może nam powiedzieć o fizyce cząstek elementarnych i czym fizyka cząstek elementarnych może powiedzieć astronomii. ”