O nouă teorie sugerează că materia întunecată ar putea fi un refugiat cosmic suplimentar

materie întunecatămateria evazivă care alcătuiește cea mai mare parte a masei din univers, poate consta din particule masive numite gravitoni care au apărut pentru prima dată în prima clipă după marea explozie.

O nouă teorie sugerează că aceste particule virtuale pot fi refugiați cosmici din dimensiuni suplimentare.

Calculele cercetătorilor indică faptul că aceste particule ar fi putut fi create în cantitățile potrivite de explicat materie întunecatăcare pot fi „văzute” doar prin gravitația lor pe materia obișnuită.

Gravitonii masivi au fost produși de ciocnirile de particule obișnuite în universul timpuriu.

Se crede că acest proces este prea rar pentru ca gravitonii masivi să fie candidați pentru materia întunecată”, a declarat coautorul studiului Giacomo Cacciaglia, fizician la Universitatea din Lyon din Franța, pentru Live Science.

Dar într-un nou studiu publicat în februarie în jurnal Scrisori de revizuire fizicăCacciapaglia, împreună cu fizicienii de la Universitatea din Coreea Haiying Cai și Seung J. Lee, au descoperit că suficienți dintre acești gravitoni au fost sintetizați în universul timpuriu pentru a explica toată materia întunecată pe care o descoperim în prezent în univers.

Studiul a constatat că gravitonii, dacă sunt prezenți, ar avea o masă mai mică de 1 megaelectronvolt (MeV), deci nu mai mult de două ori masa unui electron.

Acest nivel de masă este mult mai scăzut decât scara la care bosonul Higgs Ea generează masă de materie obișnuită – care este esențială pentru ca modelul să producă suficientă din ea pentru a explica toată materia întunecată din univers. (Pentru comparație, cea mai ușoară particulă cunoscută este neutrinicântărește mai puțin de 2 MeV, în timp ce protonul cântărește aproximativ 940 MeV, conform Institutul Național de Standarde și Tehnologie.)

Echipa a găsit acești gravitoni ipotetici în timp ce căuta dovezi ale unor dimensiuni suplimentare, despre care unii fizicieni le suspectează că există alături de cele trei dimensiuni observate ale spațiului și a patra. timpul.

În teoria echipei, când gravitatie Se răspândește prin dimensiuni suplimentare și este întruchipat în universul nostru ca gravitoni masivi.

Dar aceste particule vor interacționa slab cu materia obișnuită și numai prin forța gravitației.

Această descriere este ciudat de asemănătoare cu ceea ce știm despre materia întunecată, care nu interacționează cu lumina, dar are un efect gravitațional care se simte peste tot în univers. Acest efect gravitațional, de exemplu, este cel care împiedică galaxiile să zboare.

„Principalul avantaj al gravitonilor masivi ca particule de materie întunecată este că ei interacționează numai prin gravitație și, astfel, pot scăpa de încercările de a le detecta prezența”, a spus Kacchiapalia.

În contrast, alți candidați ai materiei întunecate au propus – cum ar fi interacțiunea particulelor masive slabe, axonilor și neutrini Ele pot fi simțite și prin interacțiunile lor foarte subtile cu alte forțe și domenii.

Faptul că gravitonii masivi cu greu interacționează prin gravitație cu alte particule și forțe din univers oferă un alt avantaj.

„Din cauza interacțiunilor lor foarte slabe, se degradează atât de încet încât rămân stabili pe toată durata vieții universului. Din același motiv, sunt produse încet în timpul expansiunii universului și se acumulează acolo până astăzi”, a spus Cacciapaglia.

În trecut, fizicienii credeau că gravitonii erau o materie întunecată candidată, deoarece procesele care le produc sunt atât de rare. Ca rezultat, gravitonii vor fi generați la rate mult mai mici decât alte particule.

Dar echipa a constatat că în picosecunde (trilioane de secundă) după marea explozieCu toate acestea, ar fi putut fi creați mai mulți dintre acești gravitoni decât sugerau teoriile anterioare.

Studiul a constatat că acest impuls a fost suficient pentru gravitonii masivi pentru a explica exact câtă materie întunecată găsim în univers.

„Întărirea a fost un șoc”, a spus Kachiapalia. „A trebuit să executăm multe teste pentru a ne asigura că rezultatul este corect, deoarece are ca rezultat o schimbare de paradigmă în modul în care considerăm gravitonii masivi ca potențiali candidați pentru materia întunecată”.

Deoarece gravitonii masivi se formează sub scara de energie în bosonul Higgseliberat de incertitudinea legată de scări de energie superioară, pe care fizica particulelor actuală nu le descrie bine.

Teoria echipei leagă fizica studiată în acceleratoarele de particule, cum ar fi Ciocnitorul mare de hadroni Cu fizica gravitației.

Aceasta înseamnă că acceleratoarele de particule puternice, cum ar fi Future Circular Collider de la CERN, care ar trebui să înceapă să funcționeze în 2035, ar putea căuta dovezi ale potențialelor particule de materie întunecată.

„Probabil, cea mai bună șansă a noastră este Ciocnitorul de particule de înaltă rezoluție al viitorului”, a spus Kacchiapalia. „Acesta este ceva pe care îl investigăm în prezent”.

Acest articol a fost publicat inițial de Știința Vii. Citeste Articolul original este aici.