hebben
Nieuw onderzoek toont aan dat donkere materie kan worden gemaakt van deeltjes, die elk bijna evenveel wegen als menselijke cellen en voldoende dichtheid hebben om een miniatuur zwart gat te worden.
Terwijl wordt aangenomen dat donkere materie vijf zesde van alle materie in het universum is, weten wetenschappers nog steeds niet waar deze vreemde substantie van is gemaakt. Trouw aan zijn naam is donkere materie niet zichtbaar - hij straalt, reflecteert of blokkeert zelfs geen licht. Dientengevolge kan donkere materie nu alleen worden bestudeerd vanwege zijn gravitatie-effecten op gewone materie. En haar karakter is momenteel een van de grootste geheimen in de wetenschap.
De auteurs van een nieuwe wetenschappelijke studie zeiden dat als donkere materie uit zulke superzware deeltjes bestaat, astronomen hun tekenen in de nagloed van de oerknal konden detecteren.
Eerdere onderzoeken naar donkere materie hebben grotendeels alle bekende conventionele materialen geëlimineerd als kandidaten voor degenen die deel uitmaken van dit mysterieuze materiaal. De zwaartekrachtseffecten die worden toegeschreven aan donkere materie omvatten de orbitale bewegingen van sterrenstelsels: de totale massa van zichtbare materie in de melkweg, zoals sterren en gaswolken, kan de bewegingen van de melkweg niet verklaren, dus moet er een extra, onzichtbare massa aanwezig zijn. Wetenschappers houden zich nog steeds aan de mening dat deze ontbrekende massa bestaat uit een nieuw soort deeltjes die zeer zwak interageren met gewone materie. Deze nieuwe deeltjes zullen bestaan buiten het standaardmodel van de deeltjesfysica, wat de beste huidige beschrijving is van de subatomaire wereld. Sommige donkere materiemodellen suggereren dat deze kosmische substantie bestaat uit zwak interagerende massieve deeltjes, of zwak interagerende massieve deeltjes (WIMP), waarvan wordt gedacht dat ze ongeveer 100 keer de massa van een proton zijn. Dit wordt aangegeven door co-auteur McCullen Sandora, een kosmoloog van de Universiteit van Zuid-Denemarken. Desalniettemin vonden de onderzoekers, ondanks talrijke zoekopdrachten, uiteindelijk geen UHF, waardoor de mogelijkheid open bleef dat donkere materiedeeltjes uit een significante andere substantie zouden kunnen bestaan.
Nu onderzoeken Sandora en zijn collega's de bovengrens van de massa van donkere materie - dat wil zeggen, ze proberen uit te vinden hoe massief de afzonderlijke deeltjes kunnen zijn, gebaseerd op wat wetenschappers van hen weten. In dit nieuwe model, bekend als de interactieve donkere materie van Planck, weegt elk van de zwak op elkaar inwerkende deeltjes ongeveer 1019 of 10 miljard miljard keer meer dan een proton, of 'ongeveer zo zwaar als een deeltje kan zijn voordat het in een miniatuur zwart gat verandert'. ", Zei Sandora tegen Space.com.
Een deeltje met 1019 protonmassa's weegt ongeveer 1 microgram. Ter vergelijking laten studies zien dat een typische menselijke cel ongeveer 3,5 μg weegt.
Het ontstaan van het idee van deze supermassieve deeltjes "begon met een gevoel van depressie, dat naar het schijnt alle inspanningen vergezelt om UHF te produceren of te detecteren en toch geen bemoedigende aanwijzingen oplevert," zei Sandora. "We kunnen het UHRO-script nog steeds niet uitsluiten." Maar elk jaar zijn er meer en meer vermoedens dat we ze niet kunnen opmerken. In feite zijn er tot nu toe geen definitieve aanwijzingen dat er een nieuwe fysica buiten het standaardmodel is op een beschikbare energieschaal, dus we moesten nadenken over de uiteindelijke limiet van dit scenario. " Deze illustratie, ontleend aan computermodellering, toont een zwerm donkere materieproppen rond ons Melkwegstelsel.
Sandora en zijn collega's beschouwden hun schatting een beetje meer dan nieuwsgierigheid, omdat het hypothetische massakarakter van de deeltjes betekent dat er geen manier is voor een deeltjesnijmachine op aarde om het te produceren en een dergelijk bestaan te bewijzen (of te weerleggen).
Maar nu hebben onderzoekers gesuggereerd dat, als dergelijke deeltjes bestaan, er tekenen van hun bestaan kunnen worden gedetecteerd in de kosmische achtergrondstraling van de microgolven. Dit is de nagloed van de oerknal, die het universum ongeveer 13, 8 miljard jaar geleden heeft geschapen.
Op dit moment is de heersende opvatting in de kosmologie dat in de momenten na de oerknal het universum tot gigantische proporties is gegroeid. Deze enorme groeispurt, inflatie genoemd, zou de kosmos gladstrijken en uitleggen waarom hij er nu in alle richtingen grotendeels hetzelfde uitziet.
Studies tonen aan dat na het einde van de inflatie de resterende energie het pasgeboren universum verwarmde tijdens een tijdperk dat 'opwarmen' werd genoemd. Sandora en zijn collega's suggereren dat de extreme temperaturen die worden gegenereerd door het opnieuw opwarmen, een groot aantal superzware deeltjes kunnen produceren. Dit is voldoende om de zwaartekrachtseffecten van donkere materie die zich momenteel in het heelal voordoen, te verklaren.
Om dit model te laten werken, moet de warmte tijdens het opwarmen aanzienlijk hoger zijn dan wat algemeen wordt aangenomen in universele modellen. Een warmere opwarming zou op zijn beurt een kenmerk achterlaten in de overblijfselstraling die de volgende generatie relikwie-experimenten kan detecteren. "Dit alles zal de komende jaren gebeuren. We hopen dat dit het komende decennium zal gebeuren en niets meer, "zei Sandora. Als donkere materie uit deze superzware deeltjes bestaat, zou een dergelijke ontdekking niet alleen licht werpen op de aard van de meeste materie in het heelal, maar ook een compleet beeld geven van de aard van de inflatie en hoe deze begon en stopte. Dit zijn dingen die volgens wetenschappers nog steeds erg onzeker zijn.
Als donkere materie bijvoorbeeld uit deze extra zware deeltjes bestaat, die aantonen dat inflatie met zeer hoge energie plaatsvond, betekent dit op zijn beurt dat het niet alleen temperatuurfluctuaties in het vroege universum, maar ook in zijn ruimte en tijd in de vorm van gravitatiegolven, "zei Sandora. "Ten tweede suggereert dit dat de energie van de inflatie extreem snel in materie uiteen moest vallen, omdat als het meer tijd in beslag nam, het heelal tot een punt was gekoeld waar het in de regel geen Planck-interactie zou kunnen maken met donkere materiedeeltjes." .
