Новости космоса: Расчет массы частицы темной материи - Аксиона - на основе квантовой хромодинамики.

Автор: Ярослав Космос . Опубликовано в категории: АСТРОФИЗИКА

1 1 1 1 1 Рейтинг 5 [4 Голоса (ов)]

Немецкий суперкомпьютер JUQUEEN.

Ученые расширили успешную стандартную модель физики элементарных частиц, что позволило им, помимо всего прочего, предсказать массу так называемых Аксионов - гипотетических частиц темной материи.

В поисках загадочной темной материи, физики использовали сложные компьютерные расчеты.

 

"Темная материя является невидимой формой материи, которая до сих пор показала себя только через свои гравитационные эффекты. То, из чего она состоит, остается полной загадкой," объясняет соавтор д-р Андреас Рингуолд. "Доказательства существования этой формы материи идет, среди прочего, от наблюдения галактик, которые вращаются слишком быстро, чтобы быть скреплены только гравитацией видимой материи.

Высокоточные измерения с использованием европейского спутника "Планк", показали, что почти 85 процентов всей массы Вселенной состоит из темной материи. Все звезды, планеты, туманности и другие объекты в космосе, которые сделаны из обычного вещества, это не более чем 15% от массы вещества Вселенной."
"Прилагательное "темный" не просто означает, что она не излучает видимый свет," говорит Рингуолд. "Темная материя, похоже, не испускают любые другие длины волн либо - ее взаимодействие с фотонами должно быть крайне слабым."

Совершенно ясно, что частицы темной материи должны находиться за пределами стандартной модели физики элементарных частиц, и в то время как эта модель является чрезвычайно успешной, она в настоящее время только описывает обычных 15% всей материи во Вселенной.

Неизвестная форма материи может состоять либо из сравнительно небольшого количества, но очень тяжелых частиц, или из большого количества легких. Прямые поиски тяжелых кандидатов темной материи с использованием больших детекторов в подземных лабораториях и косвенный их поиск с помощью больших ускорителей заряженных частиц и космических приборов все еще продолжаются, но пока что ничего небыло обнаружено.

Ряд физических соображений делают чрезвычайно легкие частицы, получившие название Аксионы, очень перспективными кандидатами. Используя умные экспериментальные установки, возможно даже обнаружить прямые доказательства их существования.

"Вместе с тем, чтобы найти такого рода доказательств, было бы крайне полезно знать, какие массы мы ищем," подчеркивает Рингуолд. "В противном случае поиск может занять несколько десятилетий, так как нужно сканировать слишком большой диапазон."

Иллюстрация материи и вариантов частиц темной материи.

Существование аксионов предсказывается в расширении к квантовой хромодинамике (КХД). Сильное взаимодействие является одним из четырех фундаментальных взаимодействий наряду с гравитацией, электромагнетизмом и слабым взаимодействием, которое отвечает за радиоактивность.

"Теоретические соображения указывают на то, что существуют так называемые топологические квантовые флуктуации в КХД, что должно привести к наблюдаемому нарушению симметрии обращения времени. Это означает, что определенные процессы должны отличаться в зависимости от того, рассматриваются ли они движущимися вперед во времени или наоборот. Тем не менее, ни один эксперимент до сих пор не смог продемонстрировать этот эффект."

Расширение КХД восстанавливает временную инвариантность, но в то же время оно предсказывает существование очень слабо взаимодействующей частицы, Аксиона, свойства которого, в частности, его масса, завистит от силы топологического квантового колебания.

Тем не менее, современные суперкомпьютеры, такие как JUQUEEN, могут быть использованы для расчета массы Аксиона в определенном температурном диапазоне.

Результаты показывают, среди прочего, что если Аксионы действительно являются частицами темной материи, они должны иметь массу от 50 до 1500 мкэВ(микроэлектрон-вольт) и, таким образом, до десяти миллиардов раз легче, чем электроны. Этот вывод требует, чтобы каждый кубический сантиметр Вселенной содержал в среднем десять миллионов таких ультра-легких частиц. Темная материя не распространяется равномерно во вселенной, образуя сгустки. Из-за этого, наша локальная область Млечного Пути должна содержать около одного триллиона аксионов на см3.

Благодаря суперкомпьютеру, расчеты в настоящее время обеспечивают физиков конкретным диапазоном, в котором поиск аксионов, вероятно, будет наиболее перспективным.

Открытие Аксионов не только решит проблему темной материи во Вселенной, но в то же время ответит на вопрос, почему сильное взаимодействие настолько удивительно симметрично относительно обращения времени. Ученые ожидают, что возможно будет в течение ближайших нескольких лет, либо подтвердить, либо исключить существование Аксионов экспериментально.

НАУЧНАЯ РАБОТА: ПО МАТЕРИАЛАМ:

НЕ ЗАБУДЬТЕ ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТАТЬЕЙ:

2017-02-26 12:41:08 При помощи суперкомпьютера JUQUEEN, ученые попытались сузить поиски этой гипотетической частицы.
AstroNews Logo

Добавить комментарий

Комментарии нарушающие ПРАВИЛА будут удаляться, а их авторы возможно будут забанены.

СЛУЧАЙНЫЕ НОВОСТИ КОСМОСА

Новости космоса: Загадочный сигнал "Wow!" 1977 года полностью объяснён.

Сигналу Wow дали окончательное объяснение.

Команда исследователей из Центра планетарной науки (CPS) окончательно решила тайну «Wow!» (восклицание, на русском звучит как «Вау!») - сигнала обнаруженного в 1977 году.

Сигнал пришел с кометы, сообщают они, которая была неизвестна во время обнаружения сигнала. Ведущий исследователь Антонио Пэрис (Antonio Paris) описывает свою теорию и то, как команда доказала это в статье, опубликованной в Журнале академии наук Вашингтона (Journal of the Washington Academy of Sciences).

Подробнее...

Хаббл и Спитцер объединяются, чтобы найти увеличенный и вытянутый образ далекой галактики

Это изображение космического телескопа Хаббла самой дальней галактики, которое все же видно на изображении, растянутом и усиленном с помощью явления, называемого гравитационным линзированием. Эмбриональная галактика под названием SPT0615-JD существовала, когда вселенной было всего 500 миллионов лет. Хотя в эту раннюю эпоху было замечено несколько других примитивных галактик, они по существу выглядели как красные точки, учитывая их небольшие размеры и огромные расстояния. Однако в этом случае гравитационное поле массивного кластера галактик переднего плана, получившее название SPT-CL J0615-5746, не только усилило свет из фоновой галактики, но и смазало его изображение на дугу (около 2 сек.). Анализ изображения показывает, что галактика весит не более 3 миллиардов солнечных масс (примерно 1/100-й массы нашей полностью выращенной галактики Млечный Путь). Это меньше, чем 2, 500 световых лет в поперечнике, половина размера Малого Магелланового Облака, спутниковая галактика нашего Млечного Пути. Объект считается прототипом молодых галактик, возникших в эпоху вскоре после Большого взрыва.

Новости астрономии:
Интенсивное обследование глубоко в космосе космическими телескопами Хаббла и Спитцера НАСА дало пресловутую иголку в стоге сена: самая дальняя галактика, которую все еще видели в изображении, растянутом и усиленном с помощью явления, называемого гравитационным линзированием.

Эмбриональная галактика SPT0615-JD существовала, когда вселенной было всего 500 миллионов лет. Хотя в эту раннюю эпоху было замечено несколько других примитивных галактик, они по существу выглядели как красные точки, учитывая их небольшие размеры и огромные расстояния. Однако в этом случае гравитационное поле массивного массива галактик переднего плана не только усиливало свет от фоновой галактики, но и смазывало его изображение дугой.

Подробнее...

Хаббл ловит колоссальный кластер

Новости космоса:
Изображение с космического телескопа НАСА / ЕКА Хаббл показывает массивный галактический кластер, ярко светящийся в темноте. Несмотря на свою красоту, этот кластер несет явно непоэтическое имя PLCK G308.3-20.2.

Галактические кластеры могут содержать тысячи галактик, все скрепленные силой тяжести. В какой-то момент они считались крупнейшими структурами во Вселенной, пока они не были узурпированы в 1980-х годах благодаря открытию сверхскопления.

Подробнее...