Uraganul Matter Negru oferă o mai bună șansă de a identifica particulele Axion

În cap, suntem într-un uragan pe care nu îl putem vedea. Superputerea sa de invizibilitate vine din faptul că este făcută din materie întunecată.

Și fizicienii astroparticule au găsit o utilizare excelentă pentru acest uragan spațiu invizibil: rezolvând misterul a ceea ce constituie substanța misterioasă. Într-o lucrare publicată în 7 noiembrie în jurnal Revista fizică D, cercetătorii de la Universidad de Zaragoza, King's College din Londra și Institutul de Astronomie din Marea Britanie prezică șanse mai mari de a identifica materia întunecată prin folosirea unor date detaliate prin satelit despre mișcările stelelor.

O amintire că omenirea este o cădere în galeata Universului

Marele total al masei normale observat de omenire - pisica ta, soarele, podul Tide - face mai puțin de cinci procente din univers. Aproximativ 68 la sută sunt energia întunecată, iar cele 27 la sută reprezintă materia întunecată. Doar spațiu întunecat făcut din cine-știe ce, conducând potențial expansiunea accelerată a universului. Dintre teoriile curente, oamenii de stiinta favorizeaza particulele masive de interactiune slaba (WIMPs) sau axii ca particula mister.

În principiu, înotăm lucrurile, pe care oamenii de știință îl numesc Ciaran A. J. O'Hare, doctor în științe fizice teoretice de la Universitatea din Zaragoza și primul autor al studiului, numit "vânt al materiei întunecate".

"Motivul pentru care folosim această expresie este că suntem încorporați într-un halou de materie întunecată și ne rotim în discul galactic (această roată rotativă a stelelor și a gazului), dar halo-ul este foarte diferit", spune O'Hare Invers. "Nu există nici un disc de materie întunecată, nici o rotație preferată, care să zboare în direcții aleatorii".

Practic, s-ar putea să nu știm ce este particula, dar din moment ce știm direcția pe care o rotim, oamenii de știință ca O'Hare pot determina unde ar trebui să vină materia întunecată, unde se află fluxurile stelare - rămășițele galaxiilor pitic întinse peste cerul - intră.

"Cercetările sunt într-adevăr predicții generice despre modul în care înțelegem galaxiile să se formeze", spune O'Hare. Cele mai multe fluxuri sunt minuțioase și mici, dar o multitudine de date bogate colectate de către satelitul Gaia al Agenției Spațiale Europene, pe distanța și viteza de peste un miliard de stele, oferă cercetătorilor detalii necesare pentru a identifica fluxurile greu de văzut cu ochiul uman. În plus, oamenii de știință știu că aceste rămășițe galaxie pitic vin cu materie întunecată.

Fluxul S1, identificat datorită lui Gaia, se lovește de uraganul nostru din două motive.

"Într-adevăr, un lucru remarcabil pe care l-am găsit cu privire la S1 este că nu stăm doar înăuntru, dar direcția pe care o ducem este contrariul, ne îndreptăm spre amonte", explică O'Hare. "În încercarea pentru aceasta, odată ce vedem materia întunecată, dacă fluxul S1 este acolo, putem fi siguri că semnalul pe care l-am văzut este materia întunecată, pentru că îl putem asocia cu acest obiect pe care îl putem vedea în spațiu".

Cum detecem materia întunecată?

În ciuda faptului că materia întunecată lovește galaxia noastră în față, detectarea se dovedește o provocare. Experimentele creează de obicei o coliziune și măsoară energia, lumina sau dispersia de căldură. Experimentele anterioare care vizează WIMP-urile au analizat dispersia la scară nanometrică, iar fereastra de energie detectabilă a rămas îngustă. Pentru o dovadă mai clară a fluxului, grupul a optat să caute particule ipotetice diferite, axioane, în condiții experimentale care să le permită să caute o scatteră la scară milimetrică (încă mică, dar detectabilă) cu șanse mult mai mari de succes.

Experimentele curente încearcă să ajungă în două direcții, potrivit lui O'Hare. Unii cercetători fac experimentul cât mai mare posibil, pentru a da particulelor mai mult să interacționeze. Pe de altă parte, evenimentele energetice exponențial pentru materia întunecată apar la niveluri mai scăzute de energie, care necesită citirea unor semnale mai mici și mai mici.

În ciuda provocărilor, fluxul S1 există la o răscruce promițătoare. "Principalul lucru care îmi place cu adevărat în legătură cu fluxul S1 este că ne dă practic un alt lucru de urmărit", spune O'Hare. "Este interfața dintre astronomie și fizica particulelor. Este ceea ce astronomia ne poate spune despre fizica particulelor și ce fizică a particulelor poate spune astronomiei ".