Dark Matter Hurricane daje boljše možnosti za ugotavljanje Axion delcev

Glave gor, smo v orkanu, ki ga ne vidimo. Njegova velesila nevidnosti izvira iz dejstva, da je izdelana iz temne snovi.

In astrofiziki so našli odlično uporabo za ta nevidni vesoljski orkan: reševanje skrivnosti tega, kar sestavlja skrivnostno snov. V članku, objavljenem 7. novembra v reviji Pregled fizike D, raziskovalci iz Universidad de Zaragoza, King's College London in britanski Inštitut za astronomijo napovedujejo večje možnosti za identifikacijo temne snovi z uporabo podrobnih satelitskih podatkov o gibanju zvezd.

Opomnik, da je človeštvo kapljica v vedru vesolja

Skupna količina normalne mase, ki jo je človeštvo opazilo - tvoja mačka, sonce, podloga Tide - predstavlja manj kot pet odstotkov vesolja. Približno 68 odstotkov je temna energija, končnih 27 odstotkov pa je temna snov. Samo temni prostor, narejen iz kdor-ve-kaj, potencialno vozi pospešeno širjenje vesolja. Od trenutnih teorij znanstveniki dajejo prednost Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) ali aksioni kot skrivnostni delec.

V bistvu plavamo v stvareh, ki jih znanstveniki, kot so doktor znanosti Ciaran A. J. O'Hare, postdoc teoretične fizike na Univerzi v Zaragozi in prvi avtor študije, imenujejo „veter temne snovi“.

"Razlog, da uporabimo ta stavek je, da smo vgrajeni v halo temne snovi in ​​se vrtimo v galaktičnem disku (to vrteče se kolo zvezd in plina), a halo je zelo drugačen," pove O'Hare Inverse. "Ni diska temne snovi, nobene prednostne rotacije, samo brbljanje v naključnih smereh."

V bistvu, morda ne bomo vedeli, kaj je delček, toda ker vemo, v katero smer vrtimo, lahko znanstveniki, kot je O'Hare, ugotovijo, od kod naj pride temna snov, kjer so zvezdni tokovi - ostanki pritlikavih galaksij raztegnjeni čez nebo - pridi.

»Tokovi so dejansko generična predvidevanja o tem, kako razumemo galaksije,« pravi O'Hare. Večina potokov je mehka in majhna, toda veliko bogatega podatka, ki ga je zbral satelit Gaia Evropske vesoljske agencije o razdalji in hitrosti več kot milijardo zvezd, daje raziskovalcem podrobnosti, potrebne za identifikacijo tokov, ki jih človeško oko težko vidi. Poleg tega znanstveniki vedo, da ostanki teh pritlikavih galaksij prihajajo s temno snovjo.

Tok S1, ki je bil prepoznan po Geji, nas oluja kot orkan zaradi dveh razlogov.

"Resnično izjemna stvar, ki smo jo našli pri S1, je, da ne sedimo samo notri, ampak smer, kamor gremo, je nasprotna, premikamo se navzgor." Razlaga O'Hare. "Ko preizkušamo to, ko vidimo temno snov, če je tok S1 tam, smo lahko prepričani, da je signal, ki smo ga videli, temna snov, ker ga lahko povežemo s tem objektom, ki ga lahko vidimo v prostoru."

Kako odkrivamo temno snov?

Kljub temu, da temna snov udari našo galaksijo v obraz, je odkrivanje izziv. Eksperimenti običajno ustvarjajo trk in merijo energijo, svetlobo ali toplotno razpršitev. Prejšnji poskusi, usmerjeni v WIMP, so gledali nanometrsko razpršitev in odkrito energetsko okno je ostalo ozko. Za jasnejše dokaze o toku se je skupina odločila iskati različne hipotetične delce, osi, pod eksperimentalnimi pogoji, ki jim omogočajo, da iščejo milimetrsko razpršitev (še vedno majhno, vendar zaznavno) z veliko večjo možnostjo uspeha.

Po mnenju O'Hare sedanji poskusi poskušajo dvigniti raven v dveh smereh. Nekateri raziskovalci naredijo poskus čim večji, da delcem omogočijo več interakcije. Po drugi strani pa se eksponentno več energetskih dogodkov za temno snov pojavlja pri nižjih energijskih nivojih, ki zahtevajo branje manjših in manjših signalov.

Kljub izzivom obstaja tok S1 na obetajočem križišču. "Glavna stvar, ki mi je všeč pri toku S1, je, da nam v bistvu daje še eno stvar, ki jo moramo iskati," pravi O'Hare. »To je vmesnik astronomije in fizike delcev. Astronomija nam lahko pove o fiziki delcev in kaj lahko fizika delcev pove astronomiji.