Možno nebudeme vedieť čo Temná hmota Je, ale teraz majú vedci lepšiu predstavu o tom, čo hľadajú.

Na základe kvantovej gravitácie fyzici stanovili nové, prísnejšie limity pre hornú a dolnú hmotnosť častíc tmavej hmoty. Zistili, že rozsah hmoty je oveľa užší, ako sa doteraz myslelo.

To znamená, že filtrovanie tmavej hmoty, ktorá je buď ľahká, alebo extrémne ťažká, na základe nášho súčasného chápania vesmíru pravdepodobne nebude odpoveďou.

„Toto je prvýkrát, čo by niekoho napadlo použiť to, čo vieme o kvantovej gravitácii, ako spôsob výpočtu hmotnostného rozsahu tmavej hmoty. Boli sme prekvapení, keď sme si uvedomili, že to ešte nikto nikdy neurobil – ako to robili naši vedci , “ Povedal fyzik a astronóm Xavier Calmette Z univerzity v Sussexe vo Veľkej Británii.

„To, čo sme urobili, ukazuje, že temná hmota nemôže byť„ super ľahká “alebo„ veľmi ťažká “, ako hovoria niektorí, pokiaľ na nej nepracuje ďalšia, zatiaľ neznáma sila. Tento výskum pomáha fyzikom dvoma spôsobmi: Zameriava sa na hľadanie temnej hmoty a potenciálne by to tiež mohlo pomôcť odhaliť, či sa vo vesmíre nachádza alebo nenachádza ďalšia tajomná a neznáma sila.

Temná hmota je bezpochyby jednou z najväčších záhad vesmíru, ako ju poznáme. Je to meno, ktoré dávame tajomnej hmote zodpovednej za účinky gravitácie, ktorú nemožno vysvetliť vecami, ktoré môžeme objaviť inými prostriedkami – prírodnou hmotou, ako sú hviezdy, prach a galaxie.

Napríklad galaxie rotujú oveľa rýchlejšie, ako by mali, ak je ich gravitácia ovplyvnená prírodnou hmotou. Gravitačná šošovka – zakrivenie časopriestoru okolo masívnych objektov – je oveľa silnejšia, ako by mala byť. Čokoľvek vytvorí tento extra oomph nad naše možnosti priamej detekcie.

Poznáme to iba vďaka pôsobeniu gravitácie na iné telesá. Na základe tohto efektu vieme, že je toho oveľa viac. vážne 80 percent Každá hmota vo vesmíre je temná hmota. Volá sa temná hmota, pretože je temná. A tiež neurčité.

Už však vieme, že tmavá hmota interaguje s gravitáciou, preto sa Calmette a jeho kolega, fyzik a astronóm Volkert Kuipers z University of Sussex obrátili k vlastnostiam kvantovej gravitácie, aby sa pokúsili odhadnúť rozsah hmotnosti hypotetickej častice temnej hmoty (nech už je to čokoľvek) to je).

Vysvetľujú, že kvantová gravitácia obmedzuje možnosť existencie častíc tmavej hmoty rôznych hmotností. Aj keď nemáme slušnú pracovnú teóriu, ktorá by nás zjednocovala Všeobecná relativitaPri popise gravitačného ohybu priestoru s diskrétnou hmotou kvantovej fyziky vieme, že akákoľvek kombinácia týchto dvoch bude odrážať určité základy oboch. Častice tmavej hmoty musia ako také vyhovovať kvantovým gravitačným pravidlám o tom, ako sa častice rozkladajú alebo interagujú.

Starostlivým zohľadnením všetkých týchto limitov dokázali vylúčiť hmotnostné rozsahy, ktoré podľa súčasného chápania fyziky pravdepodobne nebudú existovať.

Na základe predpokladu, že s tmavou hmotou môže interagovať iba gravitácia, určili, že hmotnosť častice by mala klesnúť medzi 10^-3 Elektronový volt a 10⁷ Elektrónové volty, v závislosti od rotácie častíc a povahy interakcií tmavej hmoty.

To je šialene mladšie ako 10^-24 elektrónvolt do 10¹⁹ Vedci tradične tvrdia, že rozsah GeV. To je dôležité, pretože to vo veľkej miere vylučuje niektorých kandidátov, napríklad WIMP (slabo interagujúce makromolekuly).

Ak sa ukáže, že práve títo kandidáti sú vinníkmi tajomstva temnej hmoty, podľa Calmette a Kuipersa to znamená, že boli ovplyvnení určitou silou, o ktorej zatiaľ nevieme.

To by bolo naozaj super, pretože to signalizuje novú fyziku – nový nástroj na analýzu a porozumenie nášho vesmíru.

Obmedzenia tímu predovšetkým poskytujú nový rámec, ktorý je potrebné zohľadniť pri hľadaní temnej hmoty, a pomáha tak zúžiť hľadanie toho, kde a ako hľadať.

„Ako doktorand je skvelé mať možnosť pracovať na vzrušujúcom a pôsobivom výskume, ako je tento,“ Povedal Kuibers. „Naše objavy sú pre experiment veľmi dobrou správou, pretože im pomôžu priblížiť sa k objavovaniu skutočnej podstaty temnej hmoty.“

Výskum bol publikovaný v Písmená fyziky b.