Нова теорија сугерише да би тамна материја могла бити додатна космичка избеглица

Тамна материјанеухватљива материја која чини већину масе у универзуму, може се састојати од масивних честица званих гравитони који су први пут настали у првом тренутку након велика експлозија.

Нова теорија сугерише да ове виртуелне честице могу бити космичке избеглице из додатних димензија.

Прорачуни истраживача показују да су ове честице могле бити створене у правим количинама за објашњење Тамна материјакоји се могу „видети“ само по њиховој гравитацији на обичној материји.

Масивни гравитони настали су сударима обичних честица у раном универзуму.

Сматра се да је овај процес сувише редак да би масивни гравитони били кандидати за тамну материју“, рекао је коаутор студије Гиацомо Цацциаглиа, физичар са Универзитета у Лиону у Француској, за Ливе Сциенце.

Али у новој студији објављеној у фебруару у часопису Пхисицал Ревиев ЛеттерсЦацциапаглиа, заједно са физичарима са Корејског универзитета Хаииинг Цаи и Сеунг Ј. Лее, открили су да је довољно ових гравитона синтетизовано у раном универзуму да би се објаснила сва тамна материја коју тренутно откривамо у универзуму.

Студија је открила да би гравитони, ако су присутни, имали масу мању од 1 мегаелектронволта (МеВ), дакле не више од двоструке масе електрона.

Овај ниво масе је много нижи од скале на којој Хигсов бозон Он генерише масу обичне материје – што је неопходно за модел да произведе довољно да објасни сву тамну материју у универзуму. (Поређења ради, најлакша позната честица је неутринотежи мање од 2 МеВ, док је протон тежак око 940 МеВ, према Национални институт за стандарде и технологију.)

Тим је пронашао ове хипотетичке гравитоне док је тражио доказе о додатним димензијама, за које неки физичари сумњају да постоје поред посматраних три димензије простора и четврте. време.

У теорији тима, када гравитације Шири се кроз додатне димензије, и отелотворен је у нашем универзуму као масивни гравитони.

Али ове честице ће слабо комуницирати са обичном материјом, и то само силом гравитације.

Овај опис је сабласно сличан ономе што знамо о тамној материји, која не ступа у интеракцију са светлошћу, али има гравитациони ефекат који се осећа свуда у универзуму. Овај гравитациони ефекат, на пример, је оно што спречава галаксије да одлете.

„Главна предност масивних гравитона као честица тамне материје је у томе што они ступају у интеракцију само путем гравитације и на тај начин могу избећи покушаје откривања њиховог присуства“, рекао је Качиапалија.

Насупрот томе, други кандидати за тамну материју су предложили – као што је интеракција слабих масивних честица, аксона и неутрина Они се такође могу осетити кроз њихове веома суптилне интеракције са другим силама и доменима.

Чињеница да масивни гравитони једва ступају у интеракцију путем гравитације са другим честицама и силама у универзуму нуди још једну предност.

„Због њихових веома слабих интеракција, они се тако споро распадају да остају стабилни током целог живота универзума. Из истог разлога, они се полако производе током ширења универзума и тамо се акумулирају све до данас“, рекао је Качапаља.

У прошлости су физичари мислили да су гравитони вероватно кандидат за тамну материју јер су процеси који их производе тако ретки. Као резултат тога, гравитони ће се генерисати много нижим брзинама од других честица.

Али тим је то открио у пикосекундама (трилионитим деловима секунде) после велика експлозијаМеђутим, могло је бити створено више ових гравитона него што су претходне теорије сугерисале.

Студија је открила да је ово појачање било довољно за масивне гравитоне да објасне тачно колико тамне материје налазимо у универзуму.

„Појачање је било шок“, рекао је Качиапалија. „Морали смо да извршимо многе тестове да бисмо били сигурни да је резултат тачан, јер то доводи до промене парадигме у начину на који сматрамо масивне гравитоне потенцијалним кандидатима за тамну материју.

Пошто се масивни гравитони формирају испод енергетске скале у Хигсов бозонослобођен неизвесности у вези са вишим енергетским скалама, које тренутна физика честица не описује добро.

Теорија тима повезује физику која се проучава у акцелераторима честица као нпр Велики хадронски сударач Са физиком гравитације.

То значи да би моћни акцелератори честица, као што је будући кружни сударач у ЦЕРН-у, који би требало да почне да ради 2035. године, могли да траже доказе о потенцијалним честицама тамне материје.

„Вероватно наш најбољи погодак је сударач честица високе резолуције будућности“, рекао је Качиапалија. „Ово је нешто што тренутно истражујемо.

Овај чланак је првобитно објавио Ливе Сциенце. Прочитајте Оригинални чланак је овде.