Poate că „norii bosonieni” ar putea explica materia întunecată

Quarcii și leptonii sunt fermioni, în timp ce purtătorii de forță sunt bosoni. Credit: Fermilab

Natura materiei întunecate continuă să deruteze astronomii. În condițiile în care căutarea particulelor de materie întunecată continuă să nu găsească nimic, este tentant să renunți cu totul la modelul materiei întunecate, dar dovezile indirecte pentru această materie rămân puternice. deci ce este? O echipă a avut o idee și a publicat rezultatele primei lor cercetări.


Condițiile materiei întunecate înseamnă că nu poate fi materie obișnuită. Materia obișnuită (atomi, molecule și altele asemenea) absoarbe și emite lumină cu ușurință. Chiar dacă este materie întunecată nori Particulele sunt atât de reci încât nu emit aproape deloc lumină și vor fi încă vizibile cu lumina pe care o absorb. Vor arăta ca niște nebuloase întunecate văzute de obicei în apropierea planurilor galactice. Dar nu este suficient pentru a explica efectele materiei întunecate pe care le observăm. Am exclus și neutrinii. Ei nu interacționează puternic cu lumina, dar neutrinii sunt o formă de materie întunecată „fierbinte”, deoarece neutrinii se mișcă aproape cu viteza luminii. Știm că cea mai mare parte a materiei întunecate trebuie să fie lentă și, prin urmare, „rece”. Deci, dacă materia întunecată există, trebuie să fie altceva.

În această ultimă lucrare, autorii susțin că materia întunecată poate fi compusă din particule cunoscute sub numele de bosoni scalari. Toate substanțele cunoscute pot fi clasificate în două mari categorii cunoscute sub numele de fermioni și bozoni. Clasa căreia îi aparține o particulă depinde de o proprietate cuantică cunoscută sub numele de spin. Fermionii precum electronii și quarcii au un spin fractal, cum ar fi 1/2 sau 3/2. Bosonii precum fotonii au un spin întreg, cum ar fi 1 sau 0. Orice particulă cu spin 0 este un boson scalar.

Poate poți explica

Ilustrație a unui nucleu de cuarc într-o stea neutronică. Credit: Jerky Hokanen, CSC – Centrul de Tehnologia Informației pentru Știință

Deși pare o distincție banală, cele două tipuri de particule se comportă foarte diferit atunci când sunt reunite în grupuri mari. Fermionii nu pot ocupa niciodată aceeași stare cuantică, așa că atunci când încercați să-i strângeți, ei cad înapoi. Acesta este motivul pentru care există piticele albe și stelele neutronice. Gravitația încearcă să împingă electronii sau neutronii împreună, dar presiunea Fermi este atât de puternică încât poate rezista gravitației (până la un anumit punct). Pe de altă parte, bosonii sunt perfect fericiți să ocupe aceeași stare. Deci, dacă suprarăciți o grămadă de bosoni (cum ar fi heliul-4), aceștia se pot instala într-un obiect cuantic ciudat cunoscut sub numele de condensat Bose-Einstein.

Singurul boson standard cunoscut este bosonul Higgs. Higgs nu poate fi materie întunecată datorită proprietăților sale cunoscute, dar unele teorii sugerează alți bosoni scalari. Acestea nu vor interacționa puternic cu lumina, ci doar cu gravitația. Deoarece lumina nu le poate încălzi semnificativ, în timp, acești bosoni scalari se vor răci și se vor prăbuși în nori mari. Deci, este posibil ca materia întunecată să fie formată din nori mari împrăștiați de bosoni scalari.

Este o idee interesantă, dar cum o demonstrezi? Se pare că, deoarece bosonii scalari interacționează gravitațional, ei interacționează și cu undele gravitaționale. În funcție de masa lor, bosonii scalari se pot descompune și prin emiterea de gravitoni. Ca rezultat, bosonii scalari pot crea unde gravitaționale de lungă durată de frecvență similară. Este echivalentul gravitațional al unui tinitus slab. Deci, echipa a analizat datele undelor gravitaționale de la LIGO și Virgo. Au căutat dovezi de zumzet gravitațional în intervalul de la 20 la 600 Hz și nu au găsit nimic. Pe baza lucrărilor lor, autorii concluzionează că nu există nori bosonieni mici în galaxia noastră. De asemenea, nu există nori bosonieni vechi și reci în intervalul 3000 ușoarăAni pe Pământ.

Acest studiu nu exclude complet bosonii scalari, dar pune unele limitări puternice asupra ideii. Și acum, se pare că aceasta este povestea întunericului Temă. În căutarea noastră de a descoperi ce este, continuăm să descoperim ce nu este.


Norii misterioși ar putea oferi noi indicii despre materia întunecată


mai multe informatii:
Abbott și colab., O căutare pe tot cerul pentru emisia de unde gravitaționale de la norii bosoni scalari în jurul găurilor negre rotative din LIGO O3 date. arXiv: 2111.15507v1 [astro-ph.HE]Și arxiv.org/abs/2111.15507v1

Introducere a
universul de azi

citatul: Posibil „Boson Clouds” poate explica materia întunecată (2021, 18 decembrie), preluat la 19 decembrie 2021 de la https://phys.org/news/2021-12-boson-clouds-dark.html

Acest document este supus dreptului de autor. În ciuda oricărei tranzacții echitabile în scopul studiului sau cercetării private, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este furnizat doar în scop informativ.

READ  SpaceX will launch dozens of satellites on its Transporter-1 flight Saturday and you can watch them live

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.