Nová teória naznačuje, že temná hmota môže byť extradimenzionálnym kozmickým útočiskom

temná hmotaNepolapiteľná hmota, ktorá tvorí väčšinu hmoty vo vesmíre, môže byť zložená z obrovských častíc nazývaných gravitóny, ktoré vznikli v prvom momente. veľký tresk,

A tieto hypotetické častice môžu byť kozmickými utečencami z extra dimenzií, naznačuje nová teória.

Výpočty výskumníkov naznačujú, že tieto častice mohli byť vyrobené v správnom množstve temná hmotaKtorý sa dá „pozorovať“ len prostredníctvom jeho gravitácie na normálnu hmotu.

„Masívna gravitácia vzniká zrážkami obyčajných častíc v ranom vesmíre.

Verí sa, že tento proces je príliš zriedkavý na to, aby sa veľkorozmerné gravitóny stali kandidátmi na temnú hmotu,“ povedal pre Live Science spoluautor štúdie Giacomo Cacciapaglia, fyzik z Lyonskej univerzity vo Francúzsku.

Ale v novej štúdii uverejnenej vo februári v časopise fyzický recenzný papierCacciapaglia spolu s fyzikmi Haiying Kai a Seung Jae Lee z Kórejskej univerzity zistili, že v ranom vesmíre muselo byť vytvorených dosť týchto gravitónov na to, aby zodpovedali za všetku temnú hmotu, ktorú v súčasnosti vo vesmíre detegujeme.

Štúdia zistila, že gravitóny, ak existujú, by mali hmotnosť menšiu ako 1 megaelektrónvolt (MeV), teda nie viac ako dvojnásobok hmotnosti elektrónu.

Táto úroveň hmotnosti je ďaleko pod mierou, pri ktorej Higgsov bozón Generuje hmotu pre normálnu hmotu – čo je dôležité, aby model produkoval dostatočné množstvo pre všetku temnú hmotu vo vesmíre. (Pre porovnanie, najľahšia známa častica, neutrínaVáži menej ako 2 elektronvolty, zatiaľ čo protón váži asi 940 MeV Národný inštitút pre štandardy a technológie,

Tím našiel tieto hypotetické gravitóny pri hľadaní dôkazov o ďalších dimenziách, o ktorých sa niektorí fyzici domnievajú, že existujú pozdĺž pozorovaných troch dimenzií vesmíru a štvrtej dimenzie. čas,

V teórii tímu, keď gravitácia Keď sa šíri cez ďalšie dimenzie, zhmotňuje sa vo forme hromadnej gravitácie v našom vesmíre.

Ale tieto častice by interagovali s normálnou hmotou len slabo a iba prostredníctvom gravitačnej sily.

Tento popis je presne to, čo vieme o temnej hmote, ktorá neinteraguje so svetlom, no gravitačný efekt je cítiť všade vo vesmíre. Tento gravitačný efekt napríklad zabraňuje rozletu galaxií.

„Hlavnou výhodou masívnych gravitónov ako častíc temnej hmoty je to, že interagujú iba gravitačne, takže sa môžu vyhnúť pokusom o detekciu ich prítomnosti,“ povedal Cassiapaglia.

Naproti tomu iní navrhovaní kandidáti na temnú hmotu – ako sú slabo masívne častice, axóny a neutrína – môžu byť tiež pociťované ich veľmi jemnými interakciami s inými silami a poľami.

Skutočnosť, že masívne gravitóny sotva interagujú prostredníctvom gravitácie s inými časticami a silami vo vesmíre, poskytuje ďalšiu výhodu.

„Kvôli ich veľmi slabým interakciám sa rozpadajú tak pomaly, že zostávajú konštantné počas celej životnosti vesmíru,“ povedal Cassiapaglia, „z rovnakého dôvodu vznikajú pomalšie počas expanzie vesmíru a dnes, kým sa tam nezhromažďujú. „

V minulosti si fyzici mysleli, že gravitóny nie sú kandidátmi na tmavú hmotu, pretože procesy, ktoré ich vytvárajú, sú extrémne zriedkavé. V dôsledku toho sa gravitácia vytvorí oveľa nižšou rýchlosťou ako u iných častíc.

Ale tím zistil, že po pikosekundách (biliónina sekundy) veľký treskVeľká časť tejto gravitácie by bola vytvorená z toho, čo naznačovali predchádzajúce teórie.

Štúdia zistila, že tento nárast bol dostatočne veľký na to, aby gravitácia plne vysvetlila množstvo temnej hmoty, ktorú sme vo vesmíre objavili.

„Vzostup bol šokom,“ povedal Cassiapaglia. „Museli sme urobiť niekoľko kontrol, aby sme sa uistili, že výsledok je správny, pretože výsledná hmotnosť gravitácie bola považovaná za potenciálnych kandidátov na temnú hmotu.“

pretože hmota sa tvorí pod energetickou stupnicou gravitácie Higgsov bozónSú oslobodené od neistôt spojených s vyššími energetickými škálami, ktoré súčasná fyzika častíc veľmi dobre nepopisuje.

Teória tímu spája fyziku študovanú na urýchľovačoch častíc ako napr Veľký hadrónový urýchľovač s fyzikou gravitácie.

To znamená, že silné urýchľovače častíc, ako je Future Circular Collider v CERN-e, ktorý by mal začať fungovať v roku 2035, môžu hľadať dôkazy o týchto potenciálne časticiach tmavej hmoty.

„Pravdepodobne najlepší záber, aký máme na vysoko presný zrážač častíc budúcnosti,“ povedal Cassiapaglia. „Je to niečo, čo momentálne vyšetrujeme.“

Tento článok bol pôvodne od . bol publikovaný živá veda, čítať pôvodný článok tu,