Детекторът на тъмна материя може случайно да е открил тъмна енергия вместо това

Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Миналата година физиците съобщиха, че експериментален детектор на тъмна материя е уловил странен сигнал, който би могъл да намекне за нова физика, с подчертани няколко заподозрени. Сега учените от Кеймбридж предложиха отговор, който по онова време не беше разгледан – експериментът може да е открил първото директно откриване на тъмна енергия, мистериозната сила, която ускорява разширяването на Вселената.

Въпреки че се смята, че превъзхожда нормалната материя пет към едно, тъмната материя остава неуловима. Той не взаимодейства със светлината и изглежда се изявява най -вече чрез гравитационно влияние върху космическите мащаби, като звезди, галактики и галактически купове. Но от време на време частица от тъмна материя може да се сблъска с обикновена материя по начин, който бихме могли да открием, с подходящото оборудване.

XENON1T беше една версия на това оборудване. Провеждайки се в Италия между 2016 и 2018 г., експериментът по същество представляваше голям резервоар, пълен с течен ксенон, държан дълбоко под земята. Идеята беше, че ако частица от тъмна материя проникне през резервоара, тя ще възбуди ксеноновите атоми, за да произведе светкавица светлина и свободни електрони, които набор от сензори могат да открият.

Съоръжението XENON1T, вляво е резервоарът за вода, съдържащ самия инструмент, с плакат, показващ какво има вътре-вдясно е триетажната сервизна сграда

Ксеноновото сътрудничество

Но не е толкова рязано и изсушено, колкото може да звучи. Други известни частици биха могли да имат същия ефект. Поставянето на експеримента под земята помага да се намали този шум, но не целият. Така че учените изчисляват очакваното фоново ниво на събитията, след което проверяват дали действителните открития са по -високи от това.

И със сигурност беше така. Миналата година учените съобщиха за „изненадващ излишък от събития“ – 53 по -точно, над очаквания фон от 232. Изглеждаше нещо странно, но беше ли тъмна материя?

Водещият кандидат по това време е хипотетична елементарна частица, наречена слънчев аксион. Както подсказва името, те ще бъдат произведени от Слънцето и въпреки че самите те не се смятат за кандидат за тъмна материя, има други видове аксиони, така че намирането на доказателства за някой от тях би било важна стъпка.

Но след по -нататъшно разследване екипът на Кеймбридж казва, че ще са необходими твърде много слънчеви аксиони, за да се получи наблюдаваният сигнал. Вместо това те предлагат друг виновник – частица носител на сила за тъмна енергия. Това е името, дадено на отблъскващата сила, която изглежда причинява ускоряването на разширяването на Вселената и един модел за нея включва така наречените „хамелеонови“ частици.

По същество се предвижда тези частици да имат различни маси и влияние в зависимост от това колко материя е около тях. Така че в области с висока плътност, като Земята, тяхната маса е голяма, но силата им се упражнява само на малко разстояние. В междузвездното пространство обаче, където има почти нищо, хамелеоните биха имали по -малки маси, но тяхното влияние достига много по -далеч. Този вид превключване би обяснил странното наблюдение, че тъмната енергия изглежда няма локален ефект, а силен ефект върху галактическите мащаби.

Тази хипотеза може да звучи малко прекалено удобна, за да бъде истина, но те са за това – идеи, които могат да бъдат тествани, за да се намерят доказателства за или против тях. Екипът на Кеймбридж твърди, че може да сме открили доказателства за хамелеони като носители на тъмна енергия, в излишък от събития в XENON1T.

Дъното на камерата XENON1T
Дъното на камерата XENON1T

Сътрудничество на XENON

Изследователите моделират какво би се случило, ако хамелеонните частици, произведени от Слънцето, в силно магнитна област, наречена тахоклин, преминат през детектора XENON1T. И разбира се, сигналът приличаше ужасно много на този, който беше наблюдаван.

„Наистина беше изненадващо, че този излишък по принцип би могъл да бъде причинен от тъмна енергия, а не от тъмна материя“, казва д -р Съни Ваньоци, първи автор на изследването. „Когато нещата се сближат така, това е наистина специално.“

Разбира се, случаят далеч не е приключен. Излишните събития все още не са правилно потвърдени, но разширените версии на експеримента може да успеят да проверят резултатите.

„Първо трябва да знаем, че това не е просто случайност“, казва д-р Лука Визинели, съавтор на изследването. “Ако XENON1T наистина видя нещо, бихте очаквали да видите подобен излишък отново в бъдещите експерименти, но този път с много по -силен сигнал.”

Изследването е публикувано в списанието Физически преглед Д.

Източник: Университета в Кеймбридж

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •