Исследователи ищут темную материю рядом с домом
banner
banner
banner
banner

Исследователи ищут темную материю рядом с домом

5
Researchers look for dark matter close to home

Восемьдесят пять процентов вселенной состоит из темной материи, но мы не знаем, что именно.

Новое исследование Университета Мичигана, Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) и Университета Калифорния, Беркли исключил темную материю, ответственную за таинственные электромагнитные сигналы, ранее наблюдавшиеся от близлежащих галактик. До этой работы были большие надежды, что эти сигналы дадут физикам веские доказательства, чтобы помочь идентифицировать темную материю.

Темную материю нельзя наблюдать непосредственно, потому что она не поглощает, не отражает и не излучает свет, но исследователи знают, что она существует из-за влияния, которое она оказывает на другую материю. Например, нам нужна темная материя для объяснения гравитационных сил, которые удерживают галактики вместе.

Физики предположили, что темная материя является близким родственником нейтрино, называемым стерильным нейтрино. Нейтрино – субатомные частицы без заряда и редко взаимодействующие с веществом – выделяются во время ядерных реакций, происходящих внутри Солнца. У них есть небольшое количество массы, но эта масса не объясняется Стандартной моделью физики частиц. Физики предполагают, что стерильная нейтрино, гипотетическая частица, могла бы составлять эту массу и быть темной материей.

Исследователи должны быть в состоянии обнаружить стерильное нейтрино, потому что оно нестабильно, говорит Бен Сафди, соавтор и доцент кафедры физики в UM. Разлагается на обычные нейтрино и электромагнитное излучение. Чтобы обнаружить темную материю, физики сканируют галактики, чтобы найти это электромагнитное излучение в форме рентгеновского излучения.

В 2014 семенной работе было обнаружено избыточное рентгеновское излучение от близлежащих галактик и скоплений галактик. По словам Сафди, излучение согласуется с тем, которое возникает в результате распада стерильной нейтринной темной материи.

Теперь проведем метаанализ необработанных данных, полученных космическим рентгеновским телескопом XMM-Newton для объектов в Млечном Пути за период 20 годы не нашли никаких доказательств того, что стерильное нейтрино является темной материей. Исследовательская группа включает в себя докторанта U-M Кристофера Десерта и Николаса Родда, физика из теоретической группы лаборатории Беркли и Центра теоретической физики Беркли. Их результаты опубликованы в журнале Science .

“Эта 2014 Бумажные и последующие работы подтвердили, что сигнал вызвал значительный интерес в сообществах астрофизики и физики элементарных частиц из-за возможности впервые узнать, что именно представляет собой темная материя на микроскопическом уровне, “Сафди сказал. «Наши открытия не означают, что темная материя не является стерильным нейтрино, но это означает, что – вопреки тому, что было заявлено в 2014 – на сегодняшний день нет экспериментальных свидетельств, указывающих на его существование. “

Space Рентгеновские телескопы на основе, такие как телескоп XMM-Newton, указывают на богатую темной средой среду для поиска слабого электромагнитного излучения в виде рентгеновских сигналов. Открытие 2014, назвавшее рентгеновское излучение “линией 3,5 кэВ”, – киловольт электрон-вольт, потому что где сигнал появился на рентгеновских детекторах.

Исследовательская группа искала эту линию в нашем собственном Млечный Путь, использующий 20 архивные данные, полученные космическим рентгеновским телескопом XMM-Newton. Физики знают, что темная материя накапливается вокруг галактик, поэтому, если в ходе предыдущего анализа были рассмотрены близлежащие галактики и скопления галактик, каждое из этих изображений могло бы захватить какой-то столбец гало темной материи Млечного Пути.

Команда использовала эти изображения, чтобы посмотреть на «самую темную» часть Млечного пути. Это значительно улучшило чувствительность предыдущих анализов в поисках стерильной темной материи нейтрино, сказал Сафди.

«Везде, где мы Послушайте, из ореола Млечного Пути должен быть какой-то поток темной материи, – сказал Родд из лаборатории Беркли из-за расположения нашей солнечной системы в галактике. «Мы использовали тот факт, что мы живем в ореоле темной материи» в исследовании.

Кристофер Десерт соавтор исследования, физик-исследователь и доктор философии. студент UM сказал, что кластеры галактик, где наблюдалась линия 3,5 кэВ, также имеют большие фоновые сигналы, которые служат шумом в наблюдениях и могут затруднить определение конкретных сигналов, которые могут быть связаны с темной материей.

“Причина, по которой мы смотрим через гало галактической темной материи нашей галактики Млечный Путь, заключается в том, что фон намного ниже, “Десерт сказал.

Например, XMM-Ньютон сделал снимки изолированных объектов, таких как отдельные звезды в Млечный Путь. Исследователи взяли эти изображения и замаскировали объекты, представляющие первоначальный интерес, оставляя нетронутые и темные среды, в которых можно было бы искать свечение распада темной материи. Объединение 20 лет таких наблюдений позволило провести исследование стерильной нейтринной темной материи до беспрецедентных уровней.

Если стерильные нейтрино были темной материей и если их распад приводил к излучению линии 3,5 кэВ, Сафди и его коллеги-исследователи должны были наблюдать эту линию в своем анализе. Но они не нашли доказательств стерильной нейтринной темной материи.

«Пока эта работа, к сожалению, простужает вода на том, что выглядело как то, что могло быть первым свидетельством микроскопической природы темной материи, это открывает совершенно новый подход к поиску темной материи, который может привести к открытию в ближайшем будущем », – сказал Сафди.


0
Article Tags:

Оставьте комментарий

Интересное на сайте