Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Kosmiske røntgenstråler kan gi spor av typen mørk materie

Nassim Haramein 2015 - The Connected Universe (April 2019).

Anonim

Mørk materie er stadig mer forvirrende. Rundt om i verden har fysikere prøvd i flere tiår for å bestemme arten av disse sakspartiklene, som ikke avgir lys og derfor er usynlige for det menneskelige øye. Deres eksistens ble postulert på 1930-tallet for å forklare visse astronomiske observasjoner. Som synlig materie, som den som utgjør stjernene og Jorden, utgjør bare 5 prosent av universet, har det blitt foreslått at mørk materie skal representere 23 prosent av det som er der ute. Men til dags dato og til tross for intensiv forskning har det vist seg umulig å faktisk identifisere partiklene som er involvert. Forskere ved Johannes Gutenberg Universitet Mainz (JGU) har nå presentert en ny teori om mørk materie, noe som innebærer at partikler av mørk materie kan være svært forskjellige fra det som normalt antas. I særdeleshet innebærer deres teori mørke partikkelpartikler som er ekstremt lette - nesten hundre ganger lettere enn elektroner, i sterk kontrast til mange konvensjonelle modeller som involverer svært tung mørke materiepartikler i stedet.

annonse


Ifølge vanlig teori må mørk materie eksistere fordi ellers ville stjerner ikke fortsette å rotere rundt midt i deres galakser som de faktisk gjør. Blant de spesielt foretrukne kandidatene for mørkt materie er såkalte svakt samvirkende massive partikler, eller WIMPs. Forskere søker etter disse i det italienske Gran Sasso underjordiske laboratoriet, for eksempel. Men nyere vitenskapelige publikasjoner innenfor astropartikkelfysikken ser i økende grad at WIMPs er usannsynlig å være levedyktige prospekter når det gjelder mørk materie. - Vi er også aktivt på jakt etter mulige alternativer, sier professor Joachim Kopp fra Mainz University.

Fysikeren, sammen med sine kolleger Vedran Brdar, Jia Liu og Xiao-Ping Want, tok en nærmere titt på resultatene av observasjoner som ble foretatt av flere uavhengige grupper i 2014. Gruppene rapporterte tilstedeværelsen av en tidligere uoppdaget spektrallinje med en energi på 3, 5 kiloelektronvolt (keV), i røntgenlys fra fjerne galakser og galakse-klynger. Denne uvanlige røntgenstrålingen kan gi en anelse om mørk materie. Det har tidligere vært påpekt at mørke partikkelpartikler kan forfall, og derved utstråle røntgenstråler. Imidlertid tar Joachim Kopps team på Mainz-basert Cluster of Excellence på Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter (PRISMA) en annen tilnærming.

Røntgenstråling fremstilt ved tilintetgjørelse av mørkt materiale

PRISMA-forskerne foreslår et scenario hvor to mørke partikkelpartikler kolliderer, noe som resulterer i gjensidig tilintetgjørelse. Dette er analogt med hva som skjer, for eksempel når et elektron møter sin antipartikkel, en positron. "Det har lenge vært antatt at det ikke ville være mulig å observere slik forintetgjørelse av mørkt materiale hvis det var laget av partikler som lyser, " forklarer Kopp. "Vi har underlagt vår nye modell for å undersøke og sammenlignet den med eksperimentelle data, og alt passer sammen mye bedre enn i tilfelle av eldre modeller."

Ifølge Kopps modell vil mørke partikkelpartikler være fermioner med en masse på bare noen få kiloelektron volt, ofte kalt sterile nøytriner. Slike lette mørke stoffer anses vanligvis problematisk fordi det gjør det vanskelig å forklare hvordan galakser kunne ha blitt dannet. "Så langt har vi vært i stand til å håndtere disse bekymringene, " forklarte Kopp. "Vår modell gir en elegant utvei." Forutsetningen om at utslipp av mørk materie er en to-trinns prosess er avgjørende betydning i denne sammenheng: i den første fasen av prosessen dannes en mellomstat, som senere disintegreres i de observerte røntgenfotonene. "Resultatene av våre beregninger viser at den resulterende røntgen signaturen korrelerer tett med observasjonene og gir dermed en ny forklaring på disse, " la til Kopp.

Samtidig er den nye modellen selv så generell at den vil gi et interessant utgangspunkt for søket etter mørkt materiale selv om det viser seg at spektrallinjen oppdaget i 2014 har en annen opprinnelse. Teoretiske og eksperimentelle fysikere ved JGU arbeider for tiden med det foreslåtte ESA-prosjektet e-ASTROGRAM, som har som mål å analysere astrofysisk røntgenstråling med tidligere uakseptert nøyaktighet.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Vedran Brdar, Joachim Kopp, Jia Liu, Xiao-Ping Wang. Røntgen linjer fra mørk materiell tilintetgjørelse ved keV-skalaen . Fysisk gjennomgangstavler, 2018; 120 (6) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.120.061301