Is Dark Matter Samengesteld Uit Mini-Zwarte Gaten Uit De Oerknal?

{h1}

Donkere materie kan feitelijk een verstrooiing zijn van oeroude zwarte gaten die kort na de oerknal ontstonden als gevolg van instabiliteiten in het higgs-veld, volgens een nieuwe theorie.

Donkere materie, de mysterieuze extra massa in het universum die geen licht uitstraalt en toch een aantrekkingskracht uitoefent, kan feitelijk bestaan ​​uit oorspronkelijke zwarte gaten die zijn ontstaan ​​met de oerknal.

En deze mini-zwarte gaten kunnen het Higgs-boson danken voor hun geboorte - althans volgens een nieuwe theorie.

Deze theorie, die op 23 maart in het tijdschrift Physical Review Letters wordt beschreven, stelt dat deze oerg zwarte gaten werden gecreëerd uit instabiliteiten in het veld die aanleiding geven tot het Higgs-deeltje, het mysterieuze "God" -deeltje dat werd ontdekt in de Large Hadron Collider (LHC).

"In principe kan de verklaring meetellen voor alle donkere materie," in de vorm van primordiale zwarte gaten, zei die co-auteur Antonio Riotto, een natuurkundige aan de universiteit van Genève, in Zwitserland.

Niet iedereen is echter overtuigd, met sommige natuurkundigen die zeggen dat deze oorspronkelijke zwarte gaten waarschijnlijk niet alle donkere materie in het universum verklaren.

Mini zwarte gaten

Het Higgs-deeltje ontstaat als een rimpeling in het zogenaamde Higgs-veld, dat het universum doordringt en deeltjes hun massa geeft. Toen het Higgs-deeltje werd ontdekt, bleek het ongeveer 126 keer zwaarder te zijn dan het proton, lichter dan veel natuurkundigen verwachtten. Na wat berekeningen, realiseerden natuurkundigen zich dat deze massa impliceerde dat het Higgs-veld misschien niet in zijn meest stabiele staat was. [Infographic: Zal ​​de echte Higgs alstublieft opstaan?]

Wat meer is, de massa van de Higgs impliceerde dat tijdens het opblazen van het vroege universum, toen materie direct na de oerknal naar buiten vloog, het onstabiele Higgs-veld kwantumfluctuaties doormaakte, waar er verschillende dichtheden van materie waren in verschillende delen van het veld.

Volgens de nieuwe studie maakten deze fluctuaties kleine ruimtes waar de dichtheid van de massa zo hoog was dat het in een zwart gat stortte.

Deze kleine mini-zwarte gaten zouden massa's hebben van ongeveer 22 biljoen pond (10 biljoen kilogram) - of de massa van de Mount Everest.

De theorie spreekt op veel niveaus aan: donkere materie straalt geen waarneembaar licht uit; geen zwarte gaten. En oeroude zwarte gaten, als ze bestaan, kunnen fysiek bewijs zijn dat het Higgs-veld niet de laagst mogelijke energie heeft, en in plaats daarvan in een quasi-stabiele toestand is. De nieuwe theorie kan ook donkere materie verklaren zonder dat er een nieuwe fysica nodig is die verder gaat dan het standaardmodel, dat het gedrag beschrijft van kleine subatomaire deeltjes. [6 implicaties van het vinden van een Higgs-deeltje van Boson]

Echter, als deze oeroude zwarte gaten bestaan, hoe zouden natuurkundigen ze dan vinden? Zouden ze er vandaag hetzelfde uitzien als toen ze werden geboren, bijna 14 miljard jaar geleden?

Na verloop van tijd zouden de zwarte gaten steeds meer massa hebben aangetrokken en opgeslokt, vertelde Riotto aan WordsSideKick.com.

Maar er kan een andere kracht aan het werk zijn, die massa uit deze zwarte gaten overhevelt: Hawking-straling. Stephen Hawking theoretiseerde dat vanwege kwantumeffecten zwarte gaten deeltjes en energie uitzenden. Na verloop van tijd kan Hawking-straling ervoor zorgen dat ze volledig verdampen; hoe kleiner ze zijn, hoe sneller ze verdwijnen. Deze emissies zijn zo stil en zwak dat ze nooit zijn ontdekt, hoewel de meeste wetenschappers denken dat ze bestaan. Tussen het verwerven van meer massa in de loop van de tijd en het verliezen ervan door Hawking-straling in de loop van 14 miljard jaar, kunnen de overblijfselen van oeroude zwarte gaten vandaag de dag klein of enorm zijn.

Controversieel idee

Het idee dat zwarte gaten die vandaag de dag bestaan, alle donkere materie in het universum kunnen vormen, is relatief controversieel. Natuurkundigen hebben zwarte gaten met een lage massa uitgesloten, omdat er niet genoeg van hen zijn ontdekt om alle extra massa in het universum te verklaren. Natuurkundigen hebben echter geen middelgrote zwarte gaten uitgesloten. Zo kondigde de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in februari 2016 aan dat het twee samengevoegde zwarte gaten had ontdekt die 29 en 36 keer zo zwaar waren als onze zon. Primordiale zwarte gaten in dat massabereik zijn niet uitgesloten, waardoor sommige onderzoekers hoopvol zijn.

Maar sommige fysici twijfelen eraan dat deze hemelse objecten veel van de donkere materie in het universum kunnen verklaren.

"Gegeven wat we vandaag kennen, is het vrij onwaarschijnlijk dat oeroude zwarte gaten alle donkere materie zijn", vertelde Simeon Bird, een natuurkundige met een zwart gat aan de Riverside van de Universiteit van Californië, aan WordsSideKick.com: "Maar er is geen reden waarom ze niet zouden kunnen zijn 1 tot 10 procent, zoals dit model suggereert, de eenvoudigste manier om te laten zien dat het waar is, zou zijn om een ​​primordiaal zwart gat te detecteren. '

De Large Synoptic Survey Telescope, momenteel in aanbouw in Chili, zou ideaal zijn voor het zoeken naar deze oude zwarte gaten, voegde Bird eraan toe.

Marc Kamionkowski, een theoretisch fysicus aan de Johns Hopkins University, die papieren heeft geschreven ter verdediging van zwarte gaten als donkere materie, was eveneens omzichtig.

"Mijn vertrouwen in het idee dat zwarte gaten de donkere materie vormen, is het afgelopen jaar enigszins geschokt", zei hij, omdat LIGO niet genoeg handtekeningen heeft gevonden van samenvoegingen met zwart gat om de theorie te rechtvaardigen, "maar ik vind de intrigerend scenario Dit nieuwe document, dat een vroege universum-mechanisme biedt om zulke zwarte gaten te produceren, is daarom zeer interessant. "

Primordiale zwarte gaten zijn nog steeds hypothetisch, totdat we zwarte gaten detecteren met massa's die lager zijn dan die van onze zon, en de Higgs-veld uitleg van hun creatie voorgesteld door deze onderzoekers kan niet zonder deze worden bewezen.

Niet iedereen gelooft, zoals deze onderzoekers doen, dat oeroude zwarte gaten en donkere materie een en dezelfde kunnen zijn. Maar zoals Kamionkowski in 2017 aan Science heeft gezegd:

"Het is een gek idee, maar elk idee van wat donkere materie zou kunnen zijn, is een gek idee."

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: What is Dark Matter and Dark Energy?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com