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

Китайский спутник "DAMPE" может пролить свет на исследования темной материи

Электрон плюс спектр позитронов, измеренный DAMPE.

Новости космоса:

Первые научные результаты о исследовании частиц темной материи, с исследовательского спутника (DAMPE, также известный как Wukong), опубликовали 30 ноября в Nature, представляя точное измерение потока электронов космических лучей, особенно спектральный разрыв при ~ 0,9 ТэВ.
Данные могут пролить свет на аннигиляцию или распад темной материи частицы.

DAMPE - это результат сотрудничество более ста ученых, техников и студентов в девяти институтах в Китае, Швейцарии и Италии под руководством обсерватории в Цзыцзиньшань (Purple Mountain Observatory) Академии наук Китая (CAS). Миссия DAMPE финансируется за счет стратегических, приоритетных, научно-технических проектов в области космической науки CAS.

Подробнее...

Новости космонавтики: Космический корабль Союз МС-03 доставил юбилейную 50-ую миссию на МКС.

Союз МС-03 пристыковался к МКС.

Корабль доставил европейского, российского и американского космо- и астронавтов для несения 4-х месячной вахты на МКС.

Состав 50-й миссии: француз Томас Песке (Thomas Pesquet), российский космонавт Олег Новицкий и американская астронавт Пегги Уитсон (Peggy Whitson).

Подробнее...

ТОП 10 открытий марсианского зонда MAVEN за 1000 дней на орбите Марса.

Логотип марсианской миссии зонда MAVEN.

17 июня 2017 года зонд NASA MAVEN (англ. Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN — Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе) отпраздновал 1000 Земных дней на орбите вокруг Красной Планеты. С момента запуска в ноябре 2013 года и выхода на орбиту в сентябре 2014 года, MAVEN изучает верхние слои атмосферы Марса.

MAVEN дает представление о том, как солнце лишило Марс большей части атмосферы, превратив планету, возможно, пригодную для жизни - в безжизненный пустынный мир.

Подробнее...