FoodPro Preloader

Nye teorier kan kaste lys på mørk materie


Hvis gjeldende teorier viser seg riktig, er det vanlig, alt som vi kan se, lukte og berøre, bare en brøkdel, kanskje 4 prosent av universet. Resten kommer fra den såkalte mørke sektoren: mørk materie og mørk energi, en mystisk og gjennomgripende energi som mistenkes for å påskynde universets ekspansjon. Mørk m

Hvis gjeldende teorier viser seg riktig, er det vanlig, alt som vi kan se, lukte og berøre, bare en brøkdel, kanskje 4 prosent av universet. Resten kommer fra den såkalte mørke sektoren: mørk materie og mørk energi, en mystisk og gjennomgripende energi som mistenkes for å påskynde universets ekspansjon. Mørk materie, så kjent fordi den nekter å utsende eller interagere med lys på en måte som vi kan se, er nesten seks ganger så vanlig som vanlig materie. Men for all dens ubiquity er det ofte merket som å være ganske tørt, en slags galaktisk dødvekt som bare avslører seg gjennom dens tyngdekraftenes trekk.
Nye teorier om det skjulte livet av mørk materie tar sikte på å kaste dette kjedelige bildet en gang for alle. Mens mørk materie ikke kan blande seg mye med den vanlige typen, kan det tango med andre mørke partikkelpartikler via en ny kraft - en utenfor standarden til standardmodellen for partikkelfysikk.
En gruppe forskere ved California Institute of Technology foreslår at mørkt materiale kan ha sin egen kraft analog med elektromagnetismemidlet, naturlig av "mørke fotoner". På samme måte som i vanlig elektromagnetisme ville kraften virke over lange områder, og fotonet (den diskrete enheten av lysenergi) ville være masseløs. Som nevnt av studieforfatteren Sean Carroll, en kaltechfysiker, på bloggen Cosmic Variance, åpner teorien døren til en rik, men likevel usett verden av mørk stråling, til og med mørke magnetiske og elektriske felt.
Et slikt forslag er ikke bare skjult forkastning. "Som astrofysiske observasjoner og simuleringer forbedrer, gjør vi stadig mer nøyaktige sammenligninger mellom modellene av hvordan galakser danner og observasjonene av hvilke galakser som faktisk ser ut, " sier Carroll. "Og akkurat nå er det noen små uoverensstemmelser." Disse avvikene, legger han til, kan skyldes ufullkomne målinger, eller "de kan være fordi ideen om helt ikke-interaktiv mørk materie ikke er god nok, at det virkelig er samhandlinger som påvirker formene av galakser."
"Partikkelfysikere har i det minste kjent om muligheten for mørk stråling i lang tid, " sier Carroll, "men de har ikke tatt alvorlig ideen om at den faktisk kunne påvirke det mørke stoffet i vårt univers." (Som Carroll notater på kosmisk variasjon, foreslår et annet nylig papir, medforfatter av fysiker og kosmolog Jonathan Feng fra University of California, Irvine, også konseptet med mørke fotoner, om enn i et annet teoretisk rammeverk.)
I et eget papir, sendt til Physical Review D, stiller en gruppe forskere ved Institutt for høyere studier i Princeton, NJ, Harvard University og New York University (NYU) også en ny mørk kraft, denne med et mye mindre utvalg, handler bare på atomvåpen. Deres teori forsøkte først å regne for et vell av gammastråler som stammer fra sentrum av vår galakse, hentet opp av det europeiske rombureauets integrerte satellitt, som tilsvarer utslettelsen av elektroner med deres antipartikkel, positrons (positivt ladede motparter til elektroner).
Hvor de positrene kom fra var et åpent spørsmål. "Supernovae gjør positrons, men ikke nær nok, " forteller Harvard-astronomen Douglas Finkbeiner, en studie medforfatter. Under de rette omstendighetene trodde han at mørkt materiale kunne passe regningen. Som det viste seg, ved hjelp av en ny mørk kraft, kunne samhandlende partikler handle i noen av deres kinetiske energi for å produsere et positron-elektronpar, et forslag fremsatt av Finkbeiner og studere medforfatter Neal Weiner, en NYU-fysiker, i fjor. Men nye data fra PAMELA-instrumentet, som oppdager antimateriell i kosmisk stråling fra ombord på en russisk satellitt, viste et fortsatt overraskende høyt antall positrons. Så Finkbeiner og hans kollegaer hyrte teorien for å redegjøre for PAMELA-resultatene, redefinere hvor mørkt partikkelpartikler annihilerer i andre partikler. En annen rombåren observatør, NASAs omløpende Fermi Gamma-ray Telescope (tidligere kjent som GLAST), vil gi ytterligere veiledning i nær fremtid ved å undersøke hvilke typer gammastråler som kommer fra områder hvor mørkt materie skal klumpes. Hvis gruppens teori er riktig, må Fermis resultater "virkelig være forskjellig fra hva folk forventet på andre typer mørk materie, " sier Finkbeiner.
Implikasjonene for en slik modell "fortsetter", sier han og peker på dannelsen av svarte hull og oppvarming av galakse-klynger, til å begynne med. "Det er alle disse problemene i astrofysikk hvor det virker som om du trenger litt mer energi, nesten som om det kommer energi ut av ingensteds, så vi tror dette kan være det som er involvert."
Dette er ikke første gang det er foreslått nye krefter som handler om den mørke sektoren. På møtet i januar 2007 av American Astronomical Society i Seattle presenterte NYU professor i fysikk, Glennys Farrar, funn som pekte på eksistensen av en langdistansekraft som virker på mørkt materiale som ville ha signifikante observerbare effekter i kosmos. Farrar konkluderte senere at figurene som forslaget ble basert på, var i forhold til hastigheten på en underklasser av galakser i Bullet Cluster, var unøyaktige.
Finkbeiner erkjenner at teorier som gruppens grupper ofte blir korte. Men parafrasering av den sena Princeton University kosmologen David Wilkinson, sier han, "de fleste av dine ideer er feil, så du bør finne ut det så fort som mulig, slik at du kan komme videre til neste." Uansett hva den riktige ideen viser seg, er det i hvilken kompleks dans av partikler og krefter fysikere finner best å beskrive universet, kanskje mørkt materie ikke er en slik veggflom.

Anbefalt


Aviation Industry ser ut til å løse et karbonproblemManglende nøytroner kan føre et hemmelig liv som mørk materieKan vi holde flyene trygge uten å drepe så mange fugler?Hva lærer forskere ved å binde fugler?Records from Ancient China Reveal Link Between Epidemics and Climate ChangeMan-Made Genetiske Instruksjoner Yield Living Cells for første gang2017 Var det tredje hotteste året på rekord for USABybeboere Kjør avskoging i 21. århundre