Kegilaan Hitam Memberi Peluang Lebih Baik untuk Mengenal pasti Zarah Axion

Kepala, kita berada dalam badai yang tidak dapat kita lihat. Kekuatan besarnya kekotoran datang dari fakta bahawa ia terbuat dari bahan gelap.

Dan pakar fizik astropartikel mendapati penggunaan yang sangat baik untuk taufan ruang yang tidak dapat dilihat: menyelesaikan misteri apa yang membentuk bahan misterius. Dalam makalah yang diterbitkan pada 7 November dalam jurnal ini Kajian Fizik D, penyelidik dari Universidad de Zaragoza, King's College London, dan Institut Astronomi UK meramalkan peluang yang lebih tinggi untuk mengenal pasti perkara gelap dengan menggunakan data satelit terperinci mengenai pergerakan bintang-bintang.

Satu Peringatan Bahawa Kemanusiaan adalah Penurunan Bucket Universe

Jumlah besar massa biasa yang diperhatikan oleh manusia - kucing anda, matahari, pod Tide - membentuk kurang daripada lima peratus alam semesta. Kira-kira 68 peratus adalah tenaga gelap, dan 27 peratus terakhir adalah masalah gelap. Hanya ruang gelap yang dibuat dari siapa yang tahu-apa, yang berpotensi memacu perkembangan pesat alam semesta. Daripada teori-teori semasa, para saintis memihak kepada Partikel-partikel Massal (WIMP) yang lemah-lembut (Interacting Particles Massive) atau axions sebagai zarah misteri.

Kami pada dasarnya berenang dalam perkara itu, yang saintis seperti Ciaran A. J. O'Hare, Ph.D., fizik teori postdoc di University of Zaragoza dan pengarang pertama kajian, memanggil "angin materi gelap."

"Alasannya kita menggunakan frasa ini adalah kita tertanam dalam hal hal gelap dan kita berputar dalam cakera galaksi (roda berputar bintang dan gas), tetapi halo sangat berbeza," kata O'Hare Songsang. "Tiada cakera gelap, tidak ada putaran pilihan, hanya berdengung di dalam arah rawak."

Pada asasnya, kita mungkin tidak tahu apa yang zarah itu, tetapi kerana kita tahu arah yang kita berputar, saintis seperti O'Hare dapat menentukan di mana masalah gelap harus datang, di mana di mana aliran bintang - sisa-sisa galaksi kurcaci merentang langit - masuk.

"Aliran adalah ramalan umum tentang bagaimana kita memahami galaksi untuk membentuk," kata O'Hare. Kebanyakan aliran adalah bijak dan kecil, tetapi banyak data kaya yang dikumpulkan oleh satelit Gaia Agensi Angkasa Eropah pada jarak dan halaju lebih daripada satu bilion bintang memberikan para penyelidik butiran yang diperlukan untuk mengenal pasti aliran yang sukar dilihat dengan mata manusia. Tambahan pula, para saintis tahu bahawa galaksi kerdil ini masih ada dengan masalah gelap.

Aliran S1, mengenal pasti terima kasih kepada Gaia, ribut taufan sebagai dua taufan.

"Perkara yang luar biasa yang kami dapati mengenai S1 ialah kita tidak hanya duduk di dalam, tetapi arah yang kita jalankan adalah sebaliknya, kita bergerak ke hulu," jelas O'Hare. "Dalam ujian untuk itu, apabila kita melihat perkara gelap, jika aliran S1 ada, kita boleh menjadi lebih yakin bahawa isyarat yang kita lihat adalah perkara gelap kerana kita boleh mengaitkannya dengan objek ini yang kita dapat lihat di ruang angkasa."

Bagaimana Kami Mengesan Masalah Gelap?

Walaupun perkara gelap menampar galaksi kita di muka, pengesanan membuktikan satu cabaran. Eksperimen biasanya membuat perlanggaran dan mengukur tenaga, cahaya, atau penyebaran haba. Eksperimen terdahulu yang mensasarkan WIMP memandang berselerak nanometer, dan tetingkap tenaga yang diketepikan tetap sempit. Untuk bukti yang jelas tentang aliran, kumpulan itu memilih untuk mencari zarah hipotetikal yang berlainan, axions, di bawah keadaan percubaan yang membolehkan mereka mencari berselerak skala milimeter (masih kecil, tetapi dapat dikesan) dengan peluang kejayaan yang lebih tinggi.

Eksperimen semasa cuba meningkatkan tahap dalam dua arah, menurut O'Hare. Sesetengah penyelidik membuat eksperimen sebanyak mungkin, untuk memberi lebih banyak zarah untuk berinteraksi. Sebaliknya, lebih banyak peristiwa tenaga untuk perkara gelap berlaku pada tahap tenaga yang lebih rendah, yang memerlukan bacaan tinier dan isyarat yang lebih kecil.

Walaupun terdapat cabaran, aliran S1 wujud di persimpangan yang menjanjikan. "Perkara utama yang saya suka tentang aliran S1 ialah ia memberi kita satu perkara lagi untuk mencari," kata O'Hare. "Ia antara muka astronomi dan fizik zarah. Itulah yang astronomi dapat memberitahu kita tentang fizik zarah, dan fizik zarah apa yang boleh memberitahu astronomi."