보이지 않는 물질이 우주에 스며 들어 별과 은하의 경로를 바꾼다.
이 소위 암흑 물질은 중력을 발휘하지만 결코 빛과 상호 작용하지 않습니다. 그것이 무엇인지 아는 사람은 없으며 지금까지는 탐지 할 수 없었습니다. 그러나 새로운 이론은 마침내 암흑 물질을 테스트하는 방법을 제공 할 수 있습니다.
데이비스 캘리포니아 대학 (University of California)의 이론 물리학자인 암흑 물질은 6 월 6 일 스페인 그라나다 (Granada)에서 열리는 플랑크 (Flanck) 2019 컨퍼런스에서 발표됐다. 그리고 매우 강력한 (아직 존재하지 않는) 전자 현미경을 켜면 마침내 탐지 할 수 있습니다.
그러나 모든 물리학 자들이 확신하는 것은 아닙니다.
이번 연구에 참여하지 않은 프랑크푸르트 고급 연구소 (Frankfurt Institute for Advanced Studies)의 연구원 인 사빈 호센 펠더 (Sabine Hossenfelder)는“정말이지만 유망하지는 않다고 생각한다. "암흑 물질을 구성 할 수있는 수많은 입자가 있습니다." 그녀는 또 다른 하나 일 뿐이라고 덧붙였다.
"이러한 각 입자에 대해 많은 계산을 수행하고, 논문을 발표하고, 실험을 생각해 볼 수 있으며,이를 통해 자금을 확보 할 수 있습니다." "정말 운이 좋으면 누군가 실험을해볼 것입니다. 그러면 아무것도 찾을 수 없습니다."
암흑 물질에 대한 탐구
이론은 암흑 물질이 존재한다고 예측하지만 실제로는 그것이 어떻게 생겼는지 또는 어떻게 만들어 졌는지 전혀 알 수 없습니다. 새로운 연구의 공동 저자 인 존 테닝 (John Terning)은 암흑 물질이 약하게 상호 작용하는 거대한 입자 또는 약자 (WIMPly Interacting Massive Particle, WIMP)로 알려진 입자의 잔인하고 수줍은 짐승으로 구성되었다는“아름다운 이야기”가 한동안 있었다고 말했다. 캘리포니아 대학교 데이비스 물리학과 교수.
수년 동안 과학자들은 강력한 입자 가속기를 사용하여 느리고 전하가없는 입자를 검색했습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 물리학 자들은 점점 더 많은 WIMP 후보를 배제했으며 인기있는 아이디어는 견인력을 잃었습니다. Terning은 "지난 10 년 동안 사람들은 WIMP 이외의 다른 가능성에 대해 생각해왔다"고 말했다.
또 다른 이론은 암흑 물질은 실제로 빛의 입자 또는 광자로 구성되어 있다고 제안합니다.
Terning은“우리가 볼 수있는 일반적인 광자 외에도 볼 수없는 광자가있을 수있다. 소위 "다크 광자"는 질량을 갖지만 전자보다 더 가벼운 가상의 입자입니다. 어두운 광자는 일반적인 광자와 상호 작용하지만 약한 것은 아닙니다.
이 새로운 연구에서 Terning과 그의 박사후 연구원 인 Christopher Verhaaren은이 이론을 바탕으로 암흑 물질도 어두운 반 자석으로 구성 될 수 있다고 제안했습니다. 물리학 자 Paul Dirac은 1930 년대에 처음 제안한 극점 만 가지고 있습니다. (수십 년의 사냥에도 불구하고 아직 아무도 자연에 대한 증거를 찾지 못했습니다.)
그러나 Dirac은 단극을 제안한 것이 아닙니다. 그는 또한 단극 주위를 이동하는 전자는 자기장의 영향을받을 것이라고 제안했다. 따라서 Terning과 Verhaaren의 이론이 옳고이 반 자석의 어두운 버전이 우주 어딘가에 숨어 있다면, 그 어두운 반 자석이 Dirac의 단극처럼 행동하면 전자 경로에 미묘한 단서도 남게됩니다.
어두운 단극이 존재하면 전자에 흡수되기 전에 규칙적인 광자로 변환 될 수있는 어두운 광자를 방출 할 것이라고 Terning은 말했다. 이러한 상호 작용으로 인해 전자가 회전하거나 코스가 약간 변경되어 Aharonov-Bohm 효과라는 간섭 패턴이 생성됩니다. (전자는 입자 일뿐 아니라 파동이기도하며, 전자의 "파동 방정식"에서 피크와 밸리가 합산되거나 상쇄 될 때 나타나는 간섭 패턴은 일련의 평행 광을 생성합니다. Terning과 Verhaaren은 전자 현미경을 사용하여 전자 간섭 패턴의이 작은 변화를 감지 할 수 있다고 제안합니다.
태양에 의해 흥분
암흑 물질이 존재하는 경우, 전자빔 현미경 내부 및 주변을 포함하여 우리와 주변에 있습니다. 그러나 전자의 섭동을 통해 암흑 물질을 탐지하려면 암흑 물질을 구성하는 이상한 반 자석이 충분히 강한 자기장을 가져야합니다. 즉,이 반 자석에는 많은 에너지가 필요합니다.
Terning은 태양 근처를 지나가는 단극이 흥분되어 더 많은 에너지를 얻고 지구로 내려갈 수 있다고 말했다. 그는이 흥분된 단극 중 하루에 약 5 개가 제안 된 전자빔 현미경의 크기를 통과 할 것이라고 예측했다. "일반적인 WIMP 감지기가 매년 5 번의 이벤트를받는다면 행복 할 것이기 때문에 나쁘지 않다"고 말했다.
또한 어두운 반 자석으로 인한 전자 위상의 변화는 매우 작아서이를 감지하기 위해서는 매우 높은 해상도의 전자빔 현미경이 필요합니다. 현재 존재하는 현미경은 충분히 강력하지 않을 수 있습니다. . 이 전자 현미경은 현재 존재하는 것보다 5 배 더 큰 해상도를 가져야한다고 Terning은 말했다.
어쨌든, 우리는 "이 사람들에게 이것을 찾는 데 관심이있는 멋진 전자 현미경을 갖기를 원한다"거나 "암흑 물질을 앉아서 기다릴 수있는 다른 것을 만들어야 할 것"이라고 Terning은 말했다.
암흑 물질에 대한 다양한 경쟁 이론은 초기 우주가 어떻게 형성되었는지에 대한 완전히 다른 이야기를 말해 줄 것이라고 그는 말했다. 더구나 일단 가벼우 든 무거운 입자 든 암흑 물질이 실제로 만들어지는 것을 알아 내면 사람들은 지구상에서 암흑 물질 공장을 만들 수있을 것입니다. "매우 가벼우면 암흑 물질을 생산하기 위해 많은 에너지가 필요하지 않습니다."
과학자들은 그들의 연구를 프리 프린트 저널 arXiv에 발표했습니다. 아직 피어 리뷰를하지 않았습니다.
