Dark Matter Hurricane dává lepší šanci identifikovat částice Axion

Jsme v hurikánu, který nevidíme. Jeho supervelmoci neviditelnosti vychází ze skutečnosti, že je vyrobena z temné hmoty.

A astropartikulární fyzici našli vynikající využití pro tento neviditelný vesmírný hurikán: řešení tajemství toho, co tvoří záhadnou látku. V článku publikovaném 7. listopadu v časopise Recenze fyziky D vědci z Universidad de Zaragoza, King's College London a britský Institut astronomie předpovídají vyšší šance na identifikaci temné hmoty pomocí podrobných satelitních údajů o pohybech hvězd.

Připomínka, že lidstvo je kapkou ve vědru vesmíru

Velký součet normální hmotnosti pozorované lidstvem - vaší kočkou, sluncem, Tide pod - tvoří méně než pět procent vesmíru. Zhruba 68 procent je temná energie a konečných 27 procent je temná hmota. Prostý temný prostor, který se skládá z toho, kdo ví, co potenciálně řídí urychlení expanze vesmíru. Ze současných teorií, vědci upřednostňují Weakly Interacting Massive Particles (WIMP) nebo axions jako záhadnou částici.

Jsme v podstatě plavání ve věcech, které vědci jako Ciaran A. J. O'Hare, Ph.D., teoretický fyzikální postdoc na univerzitě v Zaragoze a první autor studie, nazývají „temnou hmotou větru“.

„Důvodem, proč tuto frázi používáme, je to, že jsme zapuštěni do halo temné hmoty a otáčíme se v galaktickém disku (tento rotující kruh hvězd a plynu), ale halo je velmi odlišné,“ říká O'Hare Inverzní. "Neexistuje žádný disk temné hmoty, žádné upřednostňované otáčení, jen bzučení v náhodných směrech."

V podstatě nemusíme vědět, co je to částice, ale protože víme, že směr, kterým se otáčíme, vědci, jako je O'Hare, mohou určit, odkud by měla pocházet temná hmota, odkud se stelární proudy - pozůstatky trpasličích galaxií, táhnou napříč nebe - pojď.

„Proudy jsou skutečně obecné předpovědi o tom, jak chápeme galaxie, aby se vytvořily,“ říká O'Hare. Většina proudů je moudrá a malá, ale bohatá data bohatá na data a rychlost více než miliardy hvězd shromážděná satelitem Evropské kosmické agentury (Gaia) na dálku poskytují výzkumníkům informace potřebné k identifikaci proudů, které jsou s lidským okem těžké vidět. Navíc vědci vědí, že tyto trpasličí galaxie zůstávají v temné hmotě.

Proud S1, který byl identifikován díky Gaii, nás bije jako hurikán ze dvou důvodů.

„Opravdu tak nevšední věc, kterou jsme o S1 našli, je to, že nejsme jen uvnitř, ale směr, kterým jdeme, je opačný, pohybujeme se proti proudu.“ Vysvětluje O'Hare. „Když to vidíme, jakmile uvidíme temnou hmotu, pokud je tam proud S1, můžeme si být jisti, že signál, který jsme viděli, je temná hmota, protože ji můžeme spojit s tímto objektem, který vidíme ve vesmíru.“

Jak zjistíme temnou hmotu?

Navzdory skutečnosti, že temná hmota zabíjí naši galaxii do obličeje, je detekce výzvou. Experimenty typicky vytvářejí kolizi a měří energii, světlo nebo rozptyl tepla. Předchozí experimenty zaměřené na WIMP sledovaly rozptyl nanometrového měřítka a okno detekovatelné energie zůstalo úzké. Pro jasnější důkaz proudu, skupina rozhodla se hledat různé hypotetické částečky, axions, za experimentálních podmínek, které dovolí jim hledat milimetrový měřítko rozptyl (ještě malý, ale zjistitelný) s mnohem větší pravděpodobností úspěchu.

Podle experimentu O'Hare se současné pokusy snaží vyrovnat ve dvou směrech. Někteří výzkumníci provádějí experiment tak velký, jak je to jen možné, aby dávali částicím více interakce. Na druhou stranu, exponenciálně více energetických událostí pro temnou hmotu se vyskytuje při nižších úrovních energie, což vyžaduje čtení jemnějších a cínnějších signálů.

Navzdory výzvám existuje proud S1 na slibné křižovatce. „Hlavní věc, kterou se mi líbí o proudu S1, je to, že nám v podstatě dává další věc,“ říká O'Hare. „Je to rozhraní astronomie a částicové fyziky. Astronomie nám může říci o fyzice částic a o tom, co může astronomie říci fyzice částic. “