Egy új elmélet szerint a sötét anyag további kozmikus menekült lehet

sötét anyaga megfoghatatlan anyag, amely az univerzum tömegének nagy részét teszi ki, állhat gravitonoknak nevezett masszív részecskékből, amelyek először az utána következő pillanatban jöttek létre. a nagy robbanás.

Egy új elmélet azt sugallja, hogy ezek a virtuális részecskék kozmikus menekültek lehetnek extra dimenziókból.

A kutatók számításai azt mutatják, hogy ezek a részecskék a magyarázathoz megfelelő mennyiségben jöhettek létre sötét anyagamelyeket csak gravitációjuk „láthat” a hétköznapi anyagokon.

Hatalmas gravitonok keletkeztek a korai univerzum közönséges részecskéinek ütközéséből.

Úgy gondolják, hogy ez a folyamat túl ritka ahhoz, hogy a hatalmas gravitonok a sötét anyag jelöltjei legyenek” – mondta a Live Science-nek Giacomo Cacciaglia, a tanulmány társszerzője, a francia Lyoni Egyetem fizikusa.

De a folyóiratban februárban megjelent új tanulmányban Fizikai áttekintő levelekCacciapaglia a Koreai Egyetem fizikusaival, Haiying Cai-val és Seung J. Lee-vel együtt azt találta, hogy ezekből a gravitonokból elegendő mennyiséget szintetizáltak a korai univerzumban ahhoz, hogy megfeleljenek az univerzumban jelenleg felfedezett összes sötét anyagnak.

A tanulmány megállapította, hogy a gravitonok tömege, ha jelen vannak, kevesebb, mint 1 megaelektronvolt (MeV), tehát legfeljebb kétszerese az elektron tömegének.

Ez a tömegszint sokkal alacsonyabb, mint az a skála, amelyen Higgs-bozon Közönséges anyag tömegét hoz létre – ami elengedhetetlen ahhoz, hogy a modell elegendő mennyiséget termeljen belőle az univerzum összes sötét anyagának magyarázatához. (Összehasonlításképpen a legkönnyebb ismert részecske a neutrinokevesebb mint 2 MeV, míg a proton körülbelül 940 MeV Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet.)

A kutatócsoport úgy találta meg ezeket a feltételezett gravitonokat, hogy bizonyítékokat keresett a további dimenziókra vonatkozóan, amelyekről egyes fizikusok feltételezik, hogy a tér megfigyelt három dimenziója és a negyedik dimenzió mellett léteznek. az idő.

Csapatelméletben mikor gravitáció További dimenziókon keresztül terjed, és univerzumunkban hatalmas gravitonokként testesül meg.

De ezek a részecskék gyengén lépnek kölcsönhatásba a közönséges anyaggal, és csak a gravitációs erő hatására.

Ez a leírás kísértetiesen hasonlít ahhoz, amit a sötét anyagról tudunk, amely nem lép kölcsönhatásba a fénnyel, de gravitációs hatása van, ami az univerzumban mindenhol érezhető. Ez a gravitációs hatás például az, ami megakadályozza a galaxisok elrepülését.

„A masszív gravitonok, mint sötét anyag részecskék fő előnye, hogy csak a gravitáció révén lépnek kölcsönhatásba, és így elkerülhetik a jelenlétük kimutatására irányuló kísérleteket” – mondta Kacchiapalia.

Ezzel szemben más sötét anyag jelöltek javasolták – például gyenge masszív részecskék, axonok és neutrínók Más erőkkel és tartományokkal való nagyon finom kölcsönhatásaik révén is érezhetők.

Az a tény, hogy a hatalmas gravitonok a gravitáció révén alig lépnek kölcsönhatásba az univerzum más részecskéivel és erőivel, további előnyt jelent.

„Nagyon gyenge kölcsönhatásaik miatt olyan lassan bomlanak le, hogy az univerzum egész életében stabilak maradnak. Ugyanezen okból lassan keletkeznek az univerzum tágulása során, és a mai napig ott halmozódnak fel” – mondta Cacciapaglia.

Korábban a fizikusok úgy gondolták, hogy a gravitonok valószínűleg sötét anyag jelöltek, mivel az őket előállító folyamatok olyan ritkák. Ennek eredményeként a gravitonok sokkal kisebb sebességgel jönnek létre, mint más részecskék.

De a csapat ezt követően pikoszekundumban (a másodperc trilliod része) megállapította a nagy robbanásAzonban több ilyen graviton jöhetett létre, mint amennyit a korábbi elméletek javasoltak.

A tanulmány megállapította, hogy ez az emelkedés elegendő volt ahhoz, hogy a hatalmas gravitonok pontosan megmagyarázzák, mennyi sötét anyagot találunk az univerzumban.

„Az erősítés sokkoló volt” – mondta Kachiapalia. „Sok tesztet kellett lefuttatnunk, hogy megbizonyosodjunk az eredmény helyességéről, mivel ez paradigmaváltást eredményez abban, ahogyan a hatalmas gravitonokat a sötét anyag potenciális jelöltjeként tekintjük.”

Mivel az energiaskála alatt hatalmas gravitonok jönnek létre Higgs-bozonmegszabadítva a magasabb energiaskálákkal kapcsolatos bizonytalanságtól, amit a jelenlegi részecskefizika nem ír le jól.

A csapat elmélete összekapcsolja a részecskegyorsítókban tanulmányozott fizikát, mint pl Nagy hadronütköztető A gravitáció fizikájával.

Ez azt jelenti, hogy az olyan nagy teljesítményű részecskegyorsítók, mint a Future Circular Collider a CERN-ben, amelynek működését 2035-ben kellene megkezdenie, bizonyítékokat kereshet a lehetséges sötét anyag részecskékre.

„Valószínűleg a legjobb felvételünk a jövő nagy felbontású részecskeütközője” – mondta Kacchiapalia. „Ezt jelenleg vizsgáljuk.”

Ezt a cikket eredetileg közzétette Élő tudomány. Olvassa el a Az eredeti cikk itt található.