Neviditeľná látka preniká do vesmíru a mení dráhy hviezd a galaxií.
Táto takzvaná temná hmota pôsobí gravitačne, ale nikdy neinteraguje so svetlom. Nikto nevie, z čoho je vyrobený a až doteraz sa nedalo zistiť. Ale nová teória by konečne mohla poskytnúť spôsob, ako testovať temnú hmotu.
Temnú hmotu by mohli tvoriť divné polomagnety, teoretickí fyzici z Kalifornskej univerzity, Davis, uviedol na prezentácii 6. júna na konferencii Planck 2019 v Granade v Španielsku. A zapnutím skutočne výkonného (zatiaľ neexistujúceho) elektrónového mikroskopu by sme ich konečne mohli zistiť.
Nie všetci fyzici sú však presvedčení.
„Myslím si, že je to elegantné, ale nie príliš sľubné,“ uviedla Sabine Hossenfelder, výskumná pracovníčka z frankfurtského inštitútu pre pokročilé štúdiá, ktorá nebola súčasťou štúdie. "Existuje nekonečne veľa častíc, ktoré môžete vymyslieť a ktoré môžu tvoriť temnú hmotu." Toto je len ďalší z nich, dodala.
„Pre každú z týchto častíc môžete robiť veľa výpočtov, publikovať príspevky a vymýšľať experimenty, na ktoré sa potom môžete pokúsiť získať financovanie,“ povedala. „Ak máte skutočne šťastie, niekto urobí váš experiment - ktorý potom nič nenájde.“
Hľadanie temnej hmoty
Aj keď teórie predpovedajú, že temná hmota existuje, nemáme vôbec potuchy, ako to vyzerá alebo z čoho je vyrobený. Na chvíľu tu bol „krásny príbeh“, že temná hmota je tvorená drevorubačom, plachou šelmou častice známej ako Weakly Interactioning Massive Particle (Weakly Interactioning Massive Particle) alebo WIMP, uviedol spoluautor novej štúdie John Terning. profesor fyziky na Kalifornskej univerzite v Davise.
Po celé roky vedci hľadali tieto pomaly nabité častice pomocou výkonných urýchľovačov častíc. Ale ako čas pokračoval, fyzici vylúčili stále viac kandidátov na WIMP - a populárna myšlienka stratila trakciu. Hoci to nie je úplne vylúčené, „za posledných 10 rokov ľudia premýšľali o iných možnostiach, ako sú WIMP,“ povedal Terning.
Iná teória navrhuje, že temná hmota je v skutočnosti tvorená časticami svetla alebo fotónmi.
„Okrem bežných fotónov, ktoré vidíme, môžu existovať aj niektoré fotóny, ktoré nevidíme,“ povedal Terning. Tieto takzvané „tmavé fotóny“ sú hypotetické častice, ktoré majú hmotnosť, ale sú ľahšie ako elektróny. Tmavé fotóny by interagovali - hoci skôr slabo - s bežnými fotónmi.
V tejto novej štúdii Terning a jeho postdoktorandský výskumník Christopher Verhaaren vychádzali z tejto teórie a navrhli, aby temnú hmotu tvorili aj tmavé polomagnety. Tieto hypotetické polovičné magnety by boli tmavými verziami dlho hľadaných monopolov alebo magnetov. ktoré majú iba jeden pól, fyzik Paul Dirac prvýkrát navrhol v 30. rokoch 20. storočia. (Napriek desaťročiam lovu zatiaľ nikto v prírode nenašiel žiadny dôkaz.)
Dirac však nenavrhoval iba monopoly; tiež navrhol, aby elektrón pohybujúci sa okolo monopolu bol ovplyvňovaný jeho magnetickým poľom. Ak je teda Terningova a Verhaarenova teória správna a temné verzie týchto polomagnetov sa skrývajú niekde vo vesmíre - a ak sa tieto tmavé polomagnety správajú ako Diracova monopol, zanechajú tiež jemné stopy v dráhe elektrónov.
Ak existujú tmavé monopoly, emitujú tmavé fotóny, ktoré sa môžu transformovať na bežné fotóny skôr, ako sa absorbujú elektrónmi, uviedol Terning. Táto interakcia by spôsobila, že elektróny sa budú otáčať alebo meniť kurz len nepatrne, a spôsobia tak interferenčný vzorec nazývaný Aharonov-Bohmov efekt. (Elektróny nie sú iba častice, sú to tiež vlny a interferenčný obrazec sa prejavuje, keď sa vrcholy a doliny v elektrónovej „vlnovej rovnici“ navzájom sčítajú alebo rušia, čím sa vytvára séria paralelného svetla a tmavé čiary.) Terning a Verhaaren navrhujú, že pomocou elektrónových mikroskopov dokážu detekovať túto veľmi malú zmenu v interferenčných obrazcoch elektrónov.
Nadšený slnkom
Ak existuje temná hmota, je to v nás a všade okolo nás - vrátane každého mikroskopu s elektrónovým lúčom, ktorý by sme použili na jeho detekciu. Ale na detekciu temnej hmoty prostredníctvom jej poruchy elektrónov by divné polovičné magnety, ktoré tvoria temnú hmotu, museli mať dostatočne silné magnetické pole. To znamená, že tieto polovičné magnety by museli mať veľa energie.
Monopoly, ktoré prechádzajú blízko Slnka, by sa mohli nadchnúť, získať viac energie a potom sa dostať dole na Zem, povedal Terning. Predpovedá, že asi päť z týchto vzrušených monopolov denne prejde niečím podobným ako ich navrhovaný mikroskop s elektrónovým lúčom. „To nie je zlé, pretože obvyklé detektory WIMP by boli radi, keby dostali päť udalostí ročne,“ uviedol.
Okrem toho by zmena elektrónovej fázy spôsobená tmavými polovičnými magnetmi bola taká malá, aby sme ju dokázali zistiť, potrebovali by sme neuveriteľne vysoké elektrónové mikroskopy s vysokým rozlíšením - tie, ktoré v súčasnosti existujú, pravdepodobne nie sú dostatočne silné. , Tento elektrónový mikroskop bude musieť mať rozlíšenie, ktoré je päťkrát väčšie ako v súčasnosti, hovorí Terning.
V každom prípade dúfame, že „sa títo ľudia dostanú do superelektronických elektrónových mikroskopov, ktoré majú záujem o to hľadať“, alebo by sme „museli vybudovať ďalší, len aby sme si sadli a čakali na temnú hmotu,“ povedal Terning.
Rôzne konkurenčné teórie temnej hmoty by nám povedali úplne odlišné príbehy o tom, ako sa vytvoril raný vesmír. Akonáhle zistíte, z čoho je tmavá hmota skutočne vyrobená - či už sú to ľahké alebo ťažké častice - ľudia by si tu mohli na Zemi vytvoriť rôzne továrne na temnú hmotu. „Ak je to veľmi ľahké, nepotrebuješ veľa energie, aby si vytvoril svoju vlastnú temnú hmotu.“
Vedci publikovali svoju štúdiu v predtlačovom časopise arXiv. Zatiaľ nebol preskúmaný.
