Das Standardmodell der kosmologie sagt uns, dass nur 4,9% des Universums besteht aus normaler Materie (von dem, was wir sehen können), während der Rest auf 26,8% besteht aus dunkler Materie und 68,3% aus dunkler Energie. Wie der name andeutet dieser Begriffe, wir können Sie nicht sehen, also Ihre Existenz muss fließen aus theoretischen Modellen, Beobachtungen großräumige Struktur des Universums und den offensichtlichen gravitative Effekte, die sich auf der sichtbaren Materie.
Seit zum ersten mal darüber zu sprechen, von einem Mangel an Spekulationen darüber, wie es ist, die Teilchen der dunklen Materie, natürlich, war nicht. Nicht so lange her, da wunderten sich viele Wissenschaftler darüber, was dunkle Materie besteht aus schwach wechselwirkenden massiven Teilchen (вимпов, WIMP), die etwa 100 mal mehr nach der Masse des Protons, sondern Sie wirken zusammen wie Neutrinos. Allerdings sind alle versuche, eine вимпы mit Hilfe von Experimenten an Teilchenbeschleunigern zu nichts geführt. Deshalb klären, haben Wissenschaftler begonnen, mögliche alternativen Zusammensetzung der dunklen Materie.
Moderne kosmologische Modelle neigen dazu zu glauben, dass die Masse der dunklen Materie liegt in einem Bereich von 100 GeV (gigaelectronvolts), das entspricht der Grenzen der Masse der vielen anderen Teilchen interagieren mit der schwachen nuklearen Kraft. Die Existenz solcher Teilchen wird unbedingt суперсимметричному Erweiterung des Standardmodells der Teilchenphysik. Darüber hinaus wird angenommen, dass diese Partikel müssen wurden geboren in einer heißen, dichten, frühen Universum, mit der Masse-Dichte der Materie, die unverändert blieb und bis zum heutigen Tag.
Doch die aktuellen Experimente zur Ermittlung вимпов fanden keine konkreten Beweise für die Existenz solcher Teilchen. Unter Ihnen waren der Suche nach Produkten Vernichtung вимпов (Gammastrahlen, Neutrinos und kosmische Strahlen) in der nächsten Galaxien und Clustern, sowie Experimente zur direkten Erkennung von Partikeln mit Hilfe суперколлайдеров wie BUCK.
Nach Supersymmetrie, вимпы vernichtet werden untereinander, wodurch eine Kaskade von Teilchen und Strahlung, einschließlich der Gamma-Strahlen von mittleren Energien
Nichts zu entdecken, viele Wissenschaftler beschlossen, sich von Paradigma WIMP’en und gucken, ob die dunkle Materie in einem anderen Ort. Eine dieser Gruppen Kosmologen CERN und CP3-Origins in Dänemark veröffentlichte vor kurzem eine Studie, die zeigt, dass die dunkle Materie könnte viel schwerer und schwächer interagieren als bisher angenommen.
Ein Mitglied der Forschungsgruppe CP-3 Origins, Dr. Маккаллен sandora, erzählte über die Bemühungen seines Teams:
«Wir können noch nicht ausschließen Szenario вимпов, aber mit jedem Jahr vermuten immer mehr, als gar nichts gesehen haben. Darüber hinaus, ist die übliche schwache Skala Physik leidet unter dem Problem der Hierarchie. Es ist unklar, warum alle bekannten Teilchen so leicht, vor allem wenn man nach der natürlichen Skala der Gravitation, durch die Plancksche Skala, die etwa 1019 GeV. Also wäre die dunkle Materie war näher an планковским Umfang, Sie hätten keinen Einfluss auf das Problem der Hierarchie, und es würde auch erklären, warum wir nicht gesehen haben Signaturen, die mit вимпами».
Mit dem neuen Modell, die Sie als Plancksche wechselwirkender dunkler Materie (PIDM), Wissenschaftler untersuchen die Obere Grenze der Masse der dunklen Materie. Während вимпы gelegt, die Masse der dunklen Materie auf die Obere Grenze электрослабой Skala, die Dänische Forschungsgruppe Мартиаса Garni, Маккаллена sandora und Martin Steckplätze bot ein Teilchen mit einer Masse, die sich in einem völlig anderen natürlichen Skala — Plancksche.
Auf der Planck-Skala eine Einheit der Masse entspricht 2,17645 x 10-8 Kilogramm — etwa микрограмму, oder in 1019 mal die Masse eines Protons. Bei solcher Masse, jede PIDM, in der Tat, so schwer, wie schwer kann das Teilchen vor, wie ein Miniatur-Schwarzes Loch. Die Gruppe äußerte auch die Vermutung, dass diese Partikel PIDM interagieren mit gewöhnlicher Materie nur gravitativ und dass sehr viele von Ihnen entstand in einem sehr frühen Universums in der Epoche der starken Hitze — Periode begann am Ende der inflationären Epoche, irgendwo später von 10-36 bis 10-33 oder 10-32 Sekunden nach dem Urknall.
Dieses Zeitalter nennt man so, weil während der Inflation, wie man glaubt, kosmische Temperaturen fielen 100 000 mal. Als die Inflation endete, Temperatur zurück zu seinem доинфляционному Niveau (etwa 1027 Kelvin). Zu diesem Zeitpunkt der größte Teil der potentiellen Energie in inflationären Felder zerfallen in Teilchen des Standard-Modells, die füllten das Universum, und unter Ihnen — die dunkle Materie.
Natürlich, eine neue Theorie kommt mit seinen Anteil der Folgen für Kosmologen. Zum Beispiel, dass dieses Modell funktionierte, Temperatur Epoche der Erwärmung sollte höher sein, als Sie jetzt glauben. Darüber hinaus, mehr als heiße Periode der Erwärmung führte auch hätte die Entstehung einer größeren Zahl von primären Gravitationswellen, die das Licht würde im kosmischen Mikrowellen-hintergrund (CMB).
«Eine so hohe Temperatur sagt uns zwei interessante Dinge über die Inflation, sagt Sandor. — Wenn dunkle Materie wird PIDM: die erste — die Inflation verlief bei sehr hohen Energien, die entlassen werden würde, nicht nur Schwankungen in der Temperatur des frühen Universums, sondern auch in der Raum-Zeit, in Form von Gravitationswellen. Die zweite — Sie sagt uns, dass die Energie der Inflation musste auf die Materie zerfallen sehr schnell, da hätte es viel Zeit gebraucht hat, das Universum abkühlen konnte bis zu dem Zeitpunkt, nach der das schon nicht produzieren könnte PIDM überhaupt».
Die Existenz dieser Gravitationswellen kann bestätigt oder ausgeschlossen werden im Zuge der zukünftigen Forschung des kosmischen Mikrowellen-Hintergrunds. Dies ist äußerst gute Nachricht, da die jüngste Entdeckung von Gravitationswellen, wie es erwartet wird, führt zu einer Wiederaufnahme der versuche zu erkennen primäre Welle, die Ihre Wurzeln in der Entstehung des Universums selbst.
Wie erklärt Sandor, all dies stellt eindeutig eine gewinnende Szenario für die Wissenschaftler, da der neueste Kandidat für die dunkle Materie wird entweder erkannt oder in Naher Zukunft widerlegt.
«Unser Szenario macht verstärkt Vorhersage: wir werden sehen Gravitationswellen in der nächsten Generation von Experimenten mit kosmischen Mikrowellen hintergrund. Das heißt, es ist eine Win-Win-Option: wenn wir Sie sehen, das ist in Ordnung, und wenn wir es so betrachten, dann werden wir wissen, was dunkle Materie nicht ist PIDM, woraus folgt, dass einiges zu erwarten Ihre Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie. Wenn dies alles passiert in den nächsten zehn Jahren, bleibt uns nur freuen».
Seitdem Якобус Каптейн zum ersten mal die Existenz der dunklen Materie vorgeschlagen in 1922, Wissenschaftler suchten die direkte Bestätigung Ihrer Existenz. Einer nach dem anderen, unter den Kandidaten der Partikel — von гравитино bis аксионов — angeboten, отсеивались und gingen in die Sphäre der ewigen Suche. Nun, wenn das der Letzte Kandidat wird eindeutig widerlegt oder bestätigt, eine solche Option schon nicht schlecht.
Denn wenn er bestätigt wird, wir lösen eines der größten kosmologischen Rätsel aller Zeiten. Auf Schritt nähern Verständnis des Universums und davon, wie Sie die geheimnisvollen Kräfte miteinander interagieren.