Темна речовина Ураган дає кращий шанс визначити частинки Axion

Голови, ми знаходимося в урагані, який ми не бачимо. Його наддержава невидимості виходить з того, що вона зроблена з темної матерії.

А астрочастинки-фізики знайшли відмінне вживання для цього невидимого космічного урагану: розгадуючи таємницю того, що складає таємничу субстанцію. У статті, опублікованій 7 листопада в журналі Огляд фізики D Дослідники з Університету Сарагоси, Королівського коледжу Лондона та Інституту астрономії Великобританії прогнозують більш високі шанси ідентифікації темної матерії, використовуючи докладні супутникові дані про рух зірок.

Нагадування про те, що людство - це крапля у відро Всесвіту

Загальний обсяг нормальної маси, що спостерігається людством - ваша кішка, сонце, луска Tide - становить менше п'яти відсотків Всесвіту. Приблизно 68 відсотків - це темна енергія, а останні 27 відсотків - темна матерія. Просто темний простір, зроблений з того, хто знає, що потенційно призводить до прискореного розширення Всесвіту. З нинішніх теорій вчені підтримують слабкі взаємодіючі масивні частинки (WIMP) або аксіони як таємнича частинка.

Ми в основному плаваємо в матеріалі, яку вчені, такі як доктор філософії Кіаран А. Дж. О'Харе, теоретична фізика в університеті Сарагоси і перший автор дослідження, називають «вітром темної матерії».

"Причина, по якій ми використовуємо цю фразу, полягає в тому, що ми вбудовані в ореол темної матерії, і ми обертаємося в галактичному диску (це обертове колесо зірок і газу), але ореол сильно відрізняється", - говорить О'Харе Обернено. "Немає диска темної матерії, немає бажаного обертання, просто гуде навколо в випадкових напрямках."

В принципі, ми можемо не знати, що таке частинка, але оскільки ми знаємо, у якому напрямку ми обертаємося, вчені, такі як О'Хара, можуть визначити, звідки повинна виходити темна матерія, де зіркові потоки - залишки карликових галактик небо - ввійдіть.

"Потоки є справжніми загальними прогнозами того, як ми розуміємо галактики для формування", - каже О'Харе. Більшість потоків тонкі та малі, але багаті дані, зібрані супутником Gaia Європейського космічного агентства про відстань і швидкість понад мільярда зірок, дають дослідникам деталі, необхідні для виявлення потоків, які важко побачити людським оком. Крім того, вчені знають, що ці карликові галактики залишаються з темною речовиною.

Потік S1, ідентифікований завдяки Геї, штурмує наш шлях як ураган з двох причин.

"Справді, що ми дізналися про S1, це те, що ми не тільки сидимо всередині, але й ми йдемо навпаки, ми рухаємося вгору", - пояснює О'Харе. "Під час тестування на нього, як тільки ми побачимо темну речовину, якщо потік S1 є, ми можемо бути впевнені, що сигнал, який ми бачили, - це темна матерія, тому що ми можемо асоціювати його з цим об'єктом, який ми бачимо в просторі."

Як ми виявляємо темну речовину?

Незважаючи на те, що темна матерія вдарила по нашій галактиці, виявлення виявляється викликом. Експерименти зазвичай створюють зіткнення і вимірюють енергію, світло або тепловий розкид. Попередні експерименти, орієнтовані на WIMP, розглядали розкид нанометрового масштабу, і вікно виявленої енергії залишалося вузьким. Для більш чітких доказів потоку, група вирішила шукати різні гіпотетичні частинки, аксіони, в експериментальних умовах, які дозволяють їм шукати розкид міліметрового масштабу (все ще крихітні, але виявляються) з набагато більшими шансами на успіх.

Поточні експерименти намагаються вирівняти в двох напрямках, згідно з O'Hare. Деякі дослідники роблять експеримент якомога більшим, щоб дати частинкам більше взаємодіяти. З іншого боку, експоненціально більше енергетичних подій для темної матерії відбувається на більш низьких енергетичних рівнях, які вимагають читання більш дрібних і менших сигналів.

Незважаючи на виклики, потік S1 існує на перспективному перехресті. "Головне, що мені дуже подобається в потоці S1, це те, що це в основному дає нам ще одну річ, яку потрібно шукати", - каже О'Харе. «Це інтерфейс астрономії та фізики частинок. Це те, що астрономія може розповісти нам про фізику частинок, і що фізика частинок може сказати астрономії.