Geen Deeltjes, Maar Chunks: Dark Matter Wordt Vreemder

{h1}

Donkere materie - een van de grootste mysteries in de moderne natuurkunde - bestaat misschien niet uit kleine deeltjes, zoals de meeste wetenschappers denken, maar kan in plaats daarvan bestaan ​​uit brokken zo groot als een asteroïde.

Donkere materie is misschien niet gemaakt van minuscule deeltjes zoals de meeste wetenschappers denken, maar kan in plaats daarvan bestaan ​​uit grote hoeveelheden vreemde materie, van de grootte van een appel tot een asteroïde, aldus onderzoekers.

Momenteel is een van de grootste mysteries in de wetenschap, de onzichtbare substantie die donkere materie wordt genoemd, verondersteld vijf vijfden van alle materie in het universum te vormen. Toch weet niemand hoe stukjes donkere materie eruit zien.

In een nieuwe studie schetsten onderzoekers hun idee dat donkere materie bestaat uit deeltjes die ze 'macro's' noemen. De wetenschappers redeneerden dat als deze deeltjes even dicht waren als atoomkernen, ze niet kleiner konden zijn dan 55 gram. Als dat zo was, zouden bestaande deeltjesdetectoren ze al hebben gezien. Tegelijkertijd konden macro's niet groter zijn dan 2,2 miljard biljoen pond (1 miljard triljoen kilogram), omdat hun zwaartekrachtveld dan sterk genoeg zou zijn om sterrenlicht te verdraaien, een fenomeen dat astronomen ook niet hebben gezien.

Over de vraag hoe deze deeltjes zich in het vroege universum kunnen hebben gevormd, zeiden de onderzoekers. De kosmos was toen nog steeds buitengewoon heet en bereikte temperaturen van meer dan 6,3 biljoen graden Fahrenheit (3,5 biljoen graden Celsius), vergelijkbaar met de temperatuur in het centrum van een enorme supernova. Onder deze omstandigheden kunnen macro's zijn samengesteld uit deeltjes die quarks worden genoemd, de meer-basale deeltjes waaruit protonen en neutronen bestaan.

Er zijn zes soorten quarks: omhoog, omlaag, boven, onder, charme en vreemd. Protonen en neutronen zijn elk gemaakt van op en neer gaande quarks - protonen zijn gemaakt van twee up-quarks en één down-quark, terwijl neutronen zijn gemaakt van twee down-quarks en één up-quark. De onderzoekers zeiden dat zowel deze gewone quarks als vreemde quarks gecombineerd zouden kunnen zijn om Macro's van donkere materie te vormen.

Vreemde quarks hebben gewoonlijk een extreem kort leven en tot nu toe hebben wetenschappers ze alleen binnen deeltjesversnellers gezien. Neutronen zijn echter ook erg onstabiel op zichzelf, maar zijn stabiel wanneer ze gebonden zijn met protonen in atomen, zei Glenn Starkman, co-auteur van het nieuwe rapport en een theoretisch fysicus aan de Case Western Reserve University in Cleveland. Dus, het kan zijn dat vreemde quarks gemaakt kort na de geboorte van het universum gebonden werden aan andere deeltjes om stabiele vreemde materie te produceren. En dit kan donkere materie vormen.

Macro's die werden gemaakt toen het universum begon, zouden nu koud en donker zijn, aldus de onderzoekers. [De 9 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]

Dit nieuwe idee komt op een moment dat onderzoekers opnieuw kijken naar de mogelijkheid dat donkere materie wordt gemaakt van deeltjes die wetenschappers al hebben gemaakt en gedetecteerd, in tegenstelling tot een exotisch nieuw deeltje.

De consensus tussen wetenschappers op dit moment is dat donkere materiedeeltjes zeer zwak, of helemaal niet, interageren met de bekende krachten in het universum. Als zodanig wordt donkere materie getheoretiseerd als onzichtbaar en bijna volledig ongrijpbaar, meestal alleen te detecteren via de aantrekkingskracht die het uitoefent.

Tientallen jaren geleden stelden wetenschappers twee mogelijkheden voor over de aard van exotische donkere materiedeeltjes. Een daarvan was dat donkere materie gemaakt was van axions, waarvan gedacht werd dat het zwak wisselwerkende, laag-massieve deeltjes waren. De andere was dat donkere materie gemaakt was van veel grotere deeltjes, WIMPS genaamd, of zwak interagerende massieve deeltjes.

De voorbije drie decennia hebben natuurkundigen echter geen bewijs gevonden voor beide stellingen.

Wetenschappers waren vooral geïntrigeerd door WIMPS, omdat het bestaan ​​van dergelijke deeltjes een idee zou kunnen bevestigen dat bekend staat als supersymmetry-theorie, wat op zijn beurt zou kunnen leiden tot een 'theorie van alles' die alle bekende krachten van het universum kan verklaren.

Maar terwijl deze suggesties werden bekeken, is het idee dat donkere materie ergens tussen gewone en exotische "was niet volledig verwaarloosd," zei Starkman. "Maar het is vooral gedegradeerd naar de backwaters van het veld, omdat mensen zo hoopvol waren over supersymmetrie en de vooruitzichten dat het een WIMP-kandidaat voor donkere materie zou zijn."

Nu onderzoeken onderzoekers ideeën over donkere materie waarvoor misschien geen nieuwe fysica nodig is om het bestaan ​​van de mysterieuze substantie te verklaren. Macro's zijn zo'n idee. De ideeën passen binnen het standaardmodel van deeltjesfysica, wat de beste huidige beschrijving is van de subatomaire wereld.

"Er is een groot, breed raam open voor donkere materie om uit het standaardmodel naar voren te komen," zei Starkman.

Het onderzoek naar macro's sloot ook bepaalde grote massa's uit voor de objecten. De wetenschappers berekenden dat macro's niet tussen 220 triljoen en 220 quadriljoen pond (100 biljoen en 100 quadrillion kg) konden wegen. Als ze zo groot waren, zouden de zwaartekrachtvelden van Macros de gammastraling van gammastraaluitbarstingen, de krachtigste explosies in het universum, hebben vervormd op manieren die nog niet zijn waargenomen.

Bovendien, als macro's een extreem hoge massa hebben, zouden ze de aarde slechts eenmaal per miljard jaar raken, en uitleggen waarom wetenschappers de objecten nog niet hebben gedetecteerd. Als macro's een relatief lage massa hebben, zullen ze mogelijk geen herkenbaar bewijs achterlaten, hoewel ze de aarde vaker zouden kunnen treffen, aldus de onderzoekers.

Het blijft onduidelijk hoe onderzoekers macro's kunnen detecteren, als deze objecten bestaan. Een manier is om te zoeken naar vervormingen in sterrenlicht en gammastralen die door de grote massa worden veroorzaakt.Een andere is om tracks te zoeken die relatief laag-massieve macro's in de rotsen kunnen achterlaten, zei Starkman.

Starkman en co-auteurs David Jacobs en Bryan Lynn hebben hun bevindingen ingediend bij het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




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

© 2005–2019 WordsSideKick.com