Dark Matter Hurricane dáva lepšiu šancu identifikovať Axion častíc

Sme hore v hurikáne, ktorý nevidíme. Jeho superveľmoci neviditeľnosti pochádza zo skutočnosti, že je vyrobená z temnej hmoty.

A astropartikulárni fyzici našli vynikajúce využitie pre tento neviditeľný vesmírny hurikán: riešenie tajomstva toho, čo tvorí tajomnú látku. V novinách publikovaných 7. novembra v časopise Fyzika Recenzia D výskumníci z Universidad de Zaragoza, King's College London a astronomický inštitút Spojeného kráľovstva predpovedajú vyššie šance na identifikáciu tmavej hmoty pomocou podrobných satelitných údajov o pohyboch hviezd.

Pripomienka, že ľudstvo je kvapka do vedra vesmíru

Celkový súčet normálnej hmotnosti pozorovanej ľudstvom - vaša mačka, slnko, príliv pod prílivom - tvorí menej ako päť percent vesmíru. Zhruba 68 percent je temná energia a posledných 27 percent je temná hmota. Len temný priestor vyrobený z toho, kto-vie-čo, potenciálne poháňajúci urýchlenie expanzie vesmíru. Zo súčasných teórií vedci uprednostňujú Weakly Interacting Massive Particles (WIMP) alebo axions ako záhadnú časticu.

V podstate plávame vo veciach, ktoré vedci ako Ciaran A. J. O'Hare, Ph.D., teoretický postgraduálny fyzik na univerzite v Zaragoze a prvý autor štúdie, nazývajú „temná hmota vetra“.

„Dôvod, prečo túto frázu používame, je, že sme zapustení do halo tmavej hmoty a otáčame sa v galaktickom disku (toto rotujúce koleso hviezd a plynu), ale halo je veľmi odlišné,“ hovorí O'Hare obrátený, "Neexistuje žiadny disk s temnou hmotou, žiadne preferované striedanie, len bzučanie v náhodných smeroch."

V podstate možno nevieme, čo je to častica, ale keďže vieme, akým smerom sa otáčame, vedci ako O'Hare môžu určiť, odkiaľ by mala prichádzať temná hmota, z ktorej sa stelujú hviezdne prúdy - pozostatky trpasličích galaxií naprieč neba - príďte.

„Prúdy sú skutočne generické predpovede o tom, ako chápeme galaxie, aby sa vytvorili,“ hovorí O'Hare. Väčšina prúdov je múdra a malá, ale množstvo bohatých údajov zhromaždených satelitom Európskej vesmírnej agentúry (Gaia) o vzdialenosti a rýchlosti viac ako miliardou hviezd poskytuje výskumníkom podrobnosti potrebné na identifikáciu prúdov, ktoré sú s ľudským okom ťažko viditeľné. Navyše vedci vedia, že tieto trpasličí galaxie zostávajú s tmavou hmotou.

Prúd S1, identifikovaný vďaka Gaii, búrka naša cesta ako hurikán z dvoch dôvodov.

„Skutočne taká pozoruhodná vec, ktorú sme našli o S1, je, že nie sme len sedieť vo vnútri, ale smer, ktorým ideme, je opačný, pohybujeme sa proti prúdu.“ Vysvetľuje O'Hare. „Keď to testujeme, keď vidíme temnú hmotu, ak je tam prúd S1, môžeme si byť istí, že signál, ktorý sme videli, je temná hmota, pretože ju môžeme priradiť k tomuto objektu, ktorý vidíme v priestore.“

Ako zisťujeme temnú hmotu?

Napriek tomu, že temná hmota zabíja našu galaxiu do tváre, detekcia je výzvou. Experimenty typicky vytvárajú kolíziu a merajú energiu, svetlo alebo rozptyl tepla. Predchádzajúce experimenty zacielené na WIMP sa pozerali na rozptyl nanometrov a merateľné okno zostalo úzke. Pre jasnejší dôkaz o prúde, skupina sa rozhodla hľadať rôzne hypotetické častice, osi, za experimentálnych podmienok, ktoré im umožnia hľadať rozptyl milimetrov (stále malý, ale detegovateľný) s oveľa vyššou pravdepodobnosťou úspechu.

Súčasné pokusy sa snažia vyrovnať v dvoch smeroch, podľa O'Hareho. Niektorí výskumníci robia experiment tak veľký, ako je to len možné, aby častice viac komunikovali. Na druhej strane, exponenciálne viac energetických udalostí pre tmavú hmotu sa vyskytuje pri nižších úrovniach energie, čo vyžaduje čítanie jemnejších a tiniernejších signálov.

Napriek výzvam existuje prúd S1 na sľubnej križovatke. „Hlavnou vecou, ​​ktorá sa mi páči na prúde S1, je, že nám v podstate dáva ďalšiu vec,“ hovorí O'Hare. „Je to rozhranie astronómie a časticovej fyziky. Astronómia nám môže povedať o fyzike častíc ao tom, čo môže časticová fyzika astronómii povedať.