Нов теоретичен модел на тъмната материя носи нова надежда на изследователите, които от години се опитват да я открият

@josemnieves MADRID Актуализирано: 29.03.2019 08: 51ч

тъмната

Свързани новини

В нов опит да се наблюдава този „друг вид материя“, на който учените са устойчиви от десетилетия, екип от изследователи от Русия, Финландия и САЩ модифицира теоретичния модел, който описва какви могат да бъдат съставните частици на материята тъмно. Изследователите са извършили тази работа, като са анализирали данни от множество наблюдения на активни галактически ядра.

Новият подход означава всичко "кислороден балон" което дава нова надежда на многобройни изследователски групи по света опитвайки се да разгадае мистерията на тъмната материя. Всъщност след безброй опити научната общност все още не знае от какво може да се направи такъв различен от конвенционалния материал. Работата току-що е публикувана в Journal of Cosmology and Atroparticle Physics .

Тъмно, невидимо и неоткриваемо

Въпросът за това от какви частици се състои тъмната материя е от решаващо значение за съвременната физика. Само преди няколко години международната изследователска общност беше убедена, че каквото и да е, Големият адронен колайдер (LHC), най-големият ускорител на частици на планетата, ще разбере. Но това не е така и последицата е такава буквално трябваше да се изхвърли цяла поредица от общи хипотези за природата на тъмната материя, за която знаем, че е пет пъти по-обилна от конвенционалната материя, от която са направени всички планети, звезди и галактики, които можем да видим.

Има много индикации, че тъмната материя наистина съществува, въпреки че всичко показва, че тя е направена от „нещо повече“ от частиците, които събират Стандартния модел, великата теория, която обединява всички „парчета“, които изграждат (обикновената) материя. и законите, които го управляват. Следователно и в лицето на тази обезсърчаваща липса на напредък, физиците са принудени да обмислят „други варианти“, често много по-сложни.

Най-широко разпространеното мнение в това отношение е това необходимо е да се "разшири" стандартният модел така че да включва и други частици, които в момента са неизвестни. Недостатъкът е, че масовият обхват на тези хипотетични частици е огромен. Всъщност между най-лекото и най-тежкото от предложенията до момента има разлика от. 40 порядъка на величина!

Свръхлеки частици

Един от съществуващите теотични модели твърди, че тъмната материя ще бъде съставена от свръхлеки частици. Което би предложило последователно обяснение за много астрономически наблюдения. въпреки това, такива частици биха били толкова леки, че едва биха взаимодействали със светлината и с конвенционален предмет, което би ги направило изключително трудно за изучаване. Всъщност с настоящите медии е практически невъзможно да се открие една от тези частици в лабораторията, поради което изследователите се опитват да ги локализират в космоса.

„Говорим за частици тъмна материя, които биха могли да достигнат 28 порядъка по-лек от електрона Сергей Троицки, съавтор на статията и главен изследовател в Института за ядрени изследвания на Руската академия на науките, казва. Това понятие е изключително важно за модела, който решихме да тестваме. Гравитационното взаимодействие е това, което издава присъствието на тъмна материя. Ако обясним цялата маса на наблюдаваната тъмна материя по отношение на свръхлеките частици това би означавало, че има огромно количество от тях. Но с толкова леки частици като тези възниква въпросът: Как да ги предпазим от придобиване на ефективна маса поради квантовите корекции? Един възможен отговор би бил, че тези частици слабо взаимодействат с фотони, тоест с електромагнитно излъчване. Които предлага много по-лесен начин за изучаването им: пряко наблюдение на електромагнитното излъчване в космоса ».

Поле вместо частици

Когато броят на частиците е толкова голям, е трудно да се третират като отделни частици и много по-практично е да ги разглеждаме като поле с определена плътност, която прониква във Вселената. Това поле осцилира кохерентно над региони, които имат размери около 100 парсека, или което е същото, около 325 светлинни години.

Това, което определя периода на трептене, е масата на частиците. Ако моделът, разгледан от авторите, е правилен, този период трябва да бъде приблизително една година. Когато поляризираното лъчение преминава през това поле, равнината на поляризация на лъчението се колебае със същия период.

Отговорът е в галактическите ядра

Въпросът е, че ако периодични промени като описаните наистина се случат, тези промени могат да бъдат открити по време на астрономически наблюдения. Освен това продължителността на периода (една земна година) е много удобна, тъй като много астрономически обекти се наблюдават в продължение на няколко години, което би било повече от достатъчно време, за да се проявят промени в поляризацията.

За своята работа изследователите решават да използват данни от земни радиотелескопи, тъй като те се връщат многократно към едни и същи астрономически обекти по време на един и същ цикъл на наблюдение. Такива телескопи могат наблюдават отдалечени активни галактически ядра, региони на прегрята плазма в близост до центровете на галактиките. И тези региони излъчват силно поляризирана радиация. Следователно чрез тяхното наблюдение е възможно да се проследи промяната в ъгъла на поляризация в продължение на няколко години.

„В началото - обяснява Троицки - изглеждаше, че сигналите от отделни астрономически обекти показват синусоидални трептения. Но проблемът беше, че синусоидалният период трябваше да се определя от масата на частиците тъмна материя, което означава, че той трябва да бъде еднакъв за всички обекти. В нашата извадка имаше 30 обекта. И може би някои от тях се колебаят поради собствената си вътрешна физика, но периодите така или иначе никога не са били едни и същи. Което означава, че взаимодействието на нашите свръхлеки частици с радиация може да бъде ограничено. Не казваме, че такива частици не съществуват, но ние показахме, че те не взаимодействат с фотони, което ограничава наличните модели, които описват състава. на тъмната материя ».

„Представете си колко вълнуващо беше това“, казва Юрий Ковалев, съавтор на статията и директор на изследвания и лаборатории в Московския физико-технологичен институт и Физическия институт Лебедев на Руската академия на науките. Прекарвате години в изучаване на квазари, когато един ден се появят физици-теоретици и те ви казват, че резултатите от нашите високопрецизни измервания на поляризацията с висока ъглова разделителна способност са внезапно полезни за разбирането на природата на тъмната материя. ".

Отсега нататък екипът планира да търси прояви на хипотетични по-тежки частици тъмна материя, предложени от други теоретични модели. Което ще изисква работа в различни спектрални диапазони и използване на други техники за наблюдение.

„В момента - заключава Троицки - целият свят е ангажиран с търсенето на частици тъмна материя, което е една от големите тайни на физиката. Но от днес нито един модел няма да бъде приет като фаворит, нито ще се счита за по-добре развит или по-правдоподобен от останалите по отношение на наличните експериментални данни. Трябва да ги изпробваме всички. За съжаление тъмната материя е „тъмна“ в смисъл, че тя почти не взаимодейства с нищо, особено със светлината. Очевидно в някои настройки може да има лек ефект върху светлинните вълни, преминаващи през него. Но други сценарии прогнозират, че между нашия свят и тъмната материя няма взаимодействия, различни от тези, които се опосредстват от гравитацията. И това прави частиците му много трудни за намиране ».