Нова теория предполага, че тъмната материя може да бъде допълнителен космически бежанец

тъмна материянеуловимата материя, която съставлява по-голямата част от масата във Вселената, може да се състои от масивни частици, наречени гравитони, които за първи път са възникнали в първия момент след голямата експлозия.

Нова теория предполага, че тези виртуални частици може да са космически бежанци от допълнителни измерения.

Изчисленията на изследователите показват, че тези частици биха могли да бъдат създадени в точните количества за обяснение тъмна материякоито могат да се „видят“ само от тяхната гравитация върху обикновената материя.

Масивните гравитони са били произведени от сблъсъци на обикновени частици в ранната Вселена.

Смяташе се, че този процес е твърде рядък, за да могат масивните гравитони да бъдат кандидат за тъмна материя“, каза пред Live Science съавторът на изследването Джакомо Качапалия, физик от университета в Лион във Франция.

Но в ново проучване, публикувано през февруари в списанието Писма за физически прегледCacciapaglia, заедно с физиците от Корейския университет Haiying Cai и Seung J. Lee, откриха, че достатъчно от тези гравитони са били синтезирани в ранната Вселена, за да отчетат цялата тъмна материя, която в момента откриваме във Вселената.

Проучването установи, че гравитоните, ако присъстват, биха имали маса по-малка от 1 мегаелектронволт (MeV), така че не повече от два пъти масата на електрона.

Това ниво на маса е много по-ниско от мащаба, при който Хигс бозон Той генерира маса от обикновена материя – което е от съществено значение за модела, за да произведе достатъчно от нея, за да обясни цялата тъмна материя във Вселената. (За сравнение, най-леката известна частица е неутринотежи по-малко от 2 MeV, докато протонът тежи около 940 MeV, според Национален институт по стандарти и технологии.)

Екипът открива тези хипотетични гравитони, докато търси доказателства за допълнителни измерения, за които някои физици подозират, че съществуват заедно с наблюдаваните три измерения на пространството и четвъртото. времето.

В теорията на екипа, кога земно притегляне Той се разпространява през допълнителни измерения и е въплътен в нашата вселена като масивни гравитони.

Но тези частици ще взаимодействат слабо с обикновената материя и само чрез силата на гравитацията.

Това описание е зловещо подобно на това, което знаем за тъмната материя, която не взаимодейства със светлината, но има гравитационен ефект, който се усеща навсякъде във Вселената. Този гравитационен ефект, например, е това, което пречи на галактиките да отлетят.

„Основното предимство на масивните гравитони като частици от тъмна материя е, че те взаимодействат само с гравитацията и по този начин могат да избягат от опитите за откриване на тяхното присъствие“, каза Качиапалия.

За разлика от тях, други кандидати за тъмна материя са предложили – като взаимодействието на слаби масивни частици, аксони и неутрино Те могат да бъдат усетени и чрез техните много фини взаимодействия с други сили и области.

Фактът, че масивните гравитони почти не взаимодействат чрез гравитация с други частици и сили във Вселената, предлага друго предимство.

„Поради много слабите си взаимодействия, те се разпадат толкова бавно, че остават стабилни през целия живот на Вселената. По същата причина те се произвеждат бавно по време на разширяването на Вселената и се натрупват там до днес“, каза Какапаля.

В миналото физиците смятаха, че гравитоните са вероятен кандидат за тъмна материя, тъй като процесите, които ги произвеждат, са толкова редки. В резултат на това гравитоните ще се генерират с много по-ниски скорости от другите частици.

Но екипът установи това след пикосекунди (трилионни от секундата). голямата експлозияВъпреки това, повече от тези гравитони биха могли да бъдат създадени, отколкото предполагаха предишни теории.

Проучването установи, че този тласък е достатъчен за масивните гравитони, за да обяснят точно колко тъмна материя откриваме във Вселената.

„Подкрепването беше шок“, каза Качиапалия. „Трябваше да проведем много тестове, за да се уверим, че резултатът е правилен, тъй като това води до промяна на парадигмата в начина, по който разглеждаме масивните гравитони като потенциални кандидати за тъмна материя.

Тъй като масивните гравитони се образуват под енергийната скала в Хигс бозоносвободен от несигурност, свързана с по-високи енергийни мащаби, които настоящата физика на елементарните частици не описва добре.

Теорията на екипа свързва физиката, изучавана в ускорители на частици като напр Голям адронен колайдер С физиката на гравитацията.

Това означава, че мощни ускорители на частици като Future Circular Collider на CERN, който трябва да започне да работи през 2035 г., могат да търсят доказателства за потенциални частици тъмна материя.

„Вероятно най-добрият ни изстрел е ускорителят на частици с висока разделителна способност на бъдещето“, каза Качиапалия. „Това е нещо, което в момента разследваме.“

Тази статия първоначално е публикувана от Наука на живо. Прочетете Оригиналната статия е тук.