«Чёрная материя – невидимая форма вопроса, что до сих пор лишь продемонстрировал себя через его гравитационные эффекты. То, из чего это состоит, остается полной тайной», растолковывает соавтор врач Андреас Рингвальд, что базируется в DESY и кто внес предложение текущее изучение.
Доказательства существования данной формы вопроса прибывают, среди другого, от астрофизического наблюдения за галактиками, каковые вращаются через чур скоро, дабы быть скрепленными лишь гравитацией видимого вопроса. Измерения высокой точности, применяя европейский спутник шоу «Планка», что практически 85 процентов всей массы вселенной складываются из чёрной материи. Все звезды, планеты, туманности и другие объекты в космосе, каковые сделаны из простого счета вопроса не больше, чем на 15 процентов массы вселенной.«’Чёрное’ прилагательное просто не свидетельствует, что не излучает видимый свет», говорит Рингвальд. «Это, думается, не испускает никакие другие длины волны ни один – его сотрудничество с фотонами должно быть весьма не сильный вправду».
На протяжении многих лет физики искали частицы этого нового типа вопроса. То, что светло, – то, что эти частицы должны лежать за пределами Стандартной Модели физики элементарных частиц, и тогда как та модель очень успешна, это на данный момент лишь обрисовывает простые 15 процентов всего вопроса в космосе.
От теоретически вероятных расширений до Обычных Образцовых физиков не только ожидают более глубокое познание вселенной, вместе с тем и конкретные подсказки в том, какой энергетический диапазон это – особенно стоящий поиск кандидатов чёрной материи.Малоизвестная форма вопроса может либо складываться из относительно немногих, но сверхтяжелых частиц, либо из громадного количества легких. Прямые поиски тяжелых кандидатов чёрной материи, применяющих громадные датчики в подземных лабораториях и косвенном, ищут их применяющий громадные ускорители частиц, все еще длятся, но не подняли частиц чёрной материи до сих пор.
Диапазон физических мыслей делает очень световые частицы, названные аксионы, весьма перспективных кандидатов. Применяя умные экспериментальные установки, имело возможность бы кроме того быть вероятно найти прямое подтверждение их. «Но, дабы отыскать данный вид доказательств было бы очень полезно знать, какую массу мы ищем», подчеркивает теоретический физик Рингвальд. «В противном случае поиск имел возможность занять десятилетия, по причине того, что необходимо было бы просмотреть через чур большой диапазон».Существование аксионов предсказано расширением к квантовой хромодинамике (QCD), квантовая теория, которая руководит сильным сотрудничеством, важным за ядерную силу.
Сильное сотрудничество – одна из четырех фундаментальных сил природы вместе с тяготением, электромагнетизмом и не сильный ядерной силой, которая важна за радиоактивность. «Теоретические мысли показывают, что имеется так именуемые топологические квантовые колебания квантовой хромодинамики, которая обязана привести к заметному нарушению симметрии аннулирования времени», растолковывает Рингвальд. Это указывает, что определенные процессы должны различаться в зависимости от того, бегут ли они вперед либо назад.
Но никакому опыту до сих пор не удалось показать данный эффект.Расширение к квантовой хромодинамике (QCD) восстанавливает постоянство аннулирований времени, но одновременно с этим это предвещает существование весьма слабо взаимодействующей частицы, аксиона, свойства которого, в особенности его масса, зависят на основании топологических квантовых колебаний. Но это берет современные суперкомпьютеры как JUQUEEN Юлиха, дабы вычислить последнего в диапазоне температур, что релевантен в предсказании относительного вклада аксионов к вопросу, составляющему вселенную. «Вдобавок к этому мы должны были создать новые способы анализа, дабы достигнуть нужного диапазона температур», отмечает Фодор, что привел изучение.Результаты показывают, среди другого, что, в случае если аксионы вправду составляют солидную часть чёрной материи, они должны иметь массу 50 – 1 500 микроэлектронвольтов, выраженных в простых единицах физики элементарных частиц, и так быть до десяти миллиардов раз легче, чем электроны.
Это потребовало бы, дабы любой кубический сантиметр вселенной содержал в среднем десять миллионов таких ультралегких частиц. Чёрная материя не распространена равномерно во вселенной, но, но формирует отделения и глыбы аналогичной сети сети. Вследствие этого отечественная местная область Млечного пути обязана содержать примерно один триллион аксионов за кубический сантиметр.Благодаря суперкомпьютеру Юлиха вычисления сейчас предоставляют физикам конкретный диапазон, в котором их поиск аксионов, возможно, будет самым многообещающим. «Результаты, каковые мы воображаем, возможно, приведут к гонке, дабы найти эти частицы», говорит Фодор.
Их открытие не только решило бы проблему чёрной материи во вселенной, но одновременно с этим ответило бы на вопрос, из-за чего сильное сотрудничество так страно симметрично относительно аннулирования времени. Ученые ожидают, что будет вероятно в течение следующих нескольких лет либо подтвердить либо исключить существование аксионов экспериментально.
Университет Ядерных изучений венгерской Академии наук в Дебрецене, Lendulet Lattice Gauge Theory Research Group в Университете Eotvos, Университете Сарагосы в Институте и Испании Макса Планка Физики в Мюнхене был кроме этого вовлечен в изучение.