Vědci navrhují nového kandidáta na temnou hmotu

Vědci pozorovali mnoho vzdálených objektů pomocí nástrojů, jako je Hubble a nadcházející vesmírný dalekohled Jamese Webba, ale vše, co jsme viděli, představuje všechny tyto hvězdy, mlhoviny a galaxie, jsou jen špičkou nepochopitelného ledovce. Pouze asi 15 procent vesmíru tvoří hmota, kterou můžeme vidět, přičemž zbytek tvoří tajemná temná hmota a energie. Vědci stále nevědí, co je temná hmota, ale dva teoretičtí fyzici z University of California Davis mají nová hypotéza a způsob, jak ji otestovat .



Vědci John Terning a Christopher Verhaaren představili svou práci na nedávné konferenci Planck 2019 a předtištěná verze příspěvku je k dispozici ke stažení. Dvojice zahájila tuto práci, aby našla alternativu ke stále nepravděpodobnější hypotéze WIMP o temné hmotě. Vědci po celá léta tušili, že se temná hmota stane Weakly Interacting Massive Particle (WIMP). Experimenty to však nedokázaly, takže se vědci vrátili k rýsovacímu prknu, aby vysvětlili, jaké částice nebo částice tvoří čtvrtinu vesmíru připisovanou temné hmotě.



Podle Terninga a Verhaarena by odpovědí mohla být forma „temného magnetismu“ zahrnující různé teoretické částice. V makroskopických aplikacích mají magnety vždy dva póly, ale kvantová teorie předpokládá, že existují i ​​monopoly. Tyto částice mají pouze jeden „konec“ magnetu a Terning a Verhaaren navrhli, že mohou existovat tmavé monopoly, které mohou interagovat s tmavými fotografiemi a tmavými elektrony.



hlava temné hmoty

Simulace distribuce temné hmoty vytvořená a vykreslená superpočítačem.

Dvojice vyložila potenciální metodu pro detekci tmavých monopolů elektronovým paprskem. Elektrony pohybující se v kruhu poblíž monopolu by vyvinuly změněné vlnové funkce (elektrony jsou v kvantové teorii jak částice, tak vlny). Fázové rozdíly, když je elektron na různých stranách monopolu, by měly vytvořit interferenční vzor zvaný Aharonov-Bohmův efekt. Terning a Verhaaren říkají, že by mělo být možné odvodit přítomnost tmavých monopolů tím, jak posouvá elektronové fáze, když procházejí.



Temná hmota je s největší pravděpodobností stále kolem nás, ale může to chvíli trvat, než ji dokážeme detekovat. Očekávaný fázový posun je extrémně malý a technologie k jeho detekci ještě neexistuje. Vědci věří, že se tam dostaneme. Terning ukazuje na experiment s gravitačními vlnami LIGO jako příklad technologie, která dobíhá teorii.