우주에서 모든 물질의 약 80 %는 현재 물리학에서 완전히 알려지지 않은 형태입니다. 우리는 그것을 암흑 물질이라고 부릅니다. 왜냐하면 우리가 가장 잘 알 수 있기 때문에… 전 세계의 실험은 그것을 이해하기 위해 길 잃은 암흑 물질 입자를 포착하려고 시도하고 있지만, 지금까지는 비워졌습니다.
최근에, 한 이론가 팀은 마그 논 (magnon)이라는 이상한 "입자"를 사용하여 암흑 물질을 사냥하는 새로운 방법을 제안했습니다. 이러한 작은 잔물결은 숨겨져있는 가벼운 가벼운 암흑 물질 입자를 유혹 할 수 있다고 이론가들은 말합니다.
암흑 물질 퍼즐
우리는 암흑 물질에 관한 모든 것을 알고 있지만, 그것이 무엇인지를 제외하고는 주목할 만하다.
직접 감지 할 수는 없지만 더 넓은 우주에 망원경을 열 자마자 암흑 물질의 증거를 봅니다. 1930 년대로 거슬러 올라가는 첫 번째 계시는 우주에서 가장 큰 구조물 인 은하단의 관측을 통해 이루어졌습니다. 그들에게 서식했던 은하들은 단지 너무 빨리 움직여서 클러스터로 묶일 수 없었습니다. 그것은 은하의 집단 덩어리가 클러스터를 함께 유지하는 중력 접착제를 제공하기 때문입니다. 질량이 클수록 접착제가 더 강합니다. 초강력 접착제는 가장 빠른 속도로 움직이는 은하까지도 함께 묶을 수 있습니다. 더 빠르면 클러스터는 단순히 분리됩니다.
그러나 은하단이 존재하는 곳에서 은하단이 덩어리보다 훨씬 빠르게 울려 퍼지고있다. 어떤 것은 클러스터를 묶을 수있는 충분한 중력 그립을 가지고 있었지만, 무언가가 빛을 방출하거나 상호 작용하지 않았습니다.
이 수수께끼는 수십 년 동안 해결되지 않았으며 1970 년대 천문학 자 베라 루빈 (Vera Rubin)은 은하계의 별을 관찰함으로써 큰 차이로 전리품을 크게 향상시켰다. 다시 한 번, 너무 빠르게 움직이고있었습니다. 관측 된 질량을 감안할 때 우리 우주의 은하계는 수십억 년 전에 분리되어있었습니다. 무엇인가가 그들을 붙잡고있었습니다. 보이지 않는 것.
이야기는 시간과 공간 모두에서 우주 전반에 걸쳐 반복됩니다. 빅뱅에서 가장 빠른 빛부터 우주에서 가장 큰 구조물까지 펑키 한 것이 있습니다.
어둠 속에서 검색
암흑 물질은 매우 많이 존재합니다. 우리는 데이터의 존재를지지하는 쓰나미를 설명하는 다른 가능한 가설을 찾을 수 없습니다. 그러나 무엇입니까? 우리의 최선의 추측은 암흑 물질은 지금까지 물리학에 알려지지 않은 새로운 종류의 새로운 입자라는 것입니다. 이 그림에서 암흑 물질은 모든 은하에 쏟아집니다. 사실, 은하의 보이는 부분은 별과 가스와 먼지 구름을 통해 볼 때 훨씬 더 크고 어두운 해안에 세워진 작은 등대 일뿐입니다. 각 은하계는 수백만 개의 암흑 물질 입자로 구성된 큰 "후광"안에 있습니다.
이 암흑 물질 입자는 지금 방을 통해 흐르고 있습니다. 그들은 당신을 통해 스트리밍됩니다. 작고 보이지 않는 암흑 물질 입자로 끝없는 레인 샤워기. 그러나 당신은 단순히 그들을 눈치 채지 못합니다. 그들은 빛이나 하전 입자와 상호 작용하지 않습니다. 당신은 하전 입자로 만들어졌으며 빛에 매우 친숙합니다. 당신은 암흑 물질에 보이지 않으며 암흑 물질은 당신에게 보이지 않습니다. 우리가 암흑 물질을 "보는"유일한 방법은 중력을 통하는 것입니다. 중력은 우주에서 모든 형태의 물질과 에너지를 어둡거나 그렇지 않은 것으로 인식하므로, 가장 큰 규모로, 우리는 이러한 수많은 입자들의 결합 질량의 영향을 관찰합니다. 하지만 여기 네 방에? 아무것도.
우리가 희망하지 않는 한 암흑 물질이 우리와 정상적인 물질과 상호 작용하는 다른 방법이 있습니다. 암흑 물질 입자가 도처에 있더라도 방사성 붕괴를 담당하는 약한 핵력을 느끼면서이 숨겨진 영역에 새로운 창을 열 수 있습니다. 당신이 사용하는 모든 요소에 대해 거대한 탐지기를 구축한다고 상상해보십시오. 암흑 물질 입자는 거의 모든 유해 물질을 통해 흐릅니다. 그러나 때로는 암흑 물질의 특정 모델에 따라 희귀 성이 있기 때문에 통과하는 입자는 약한 핵력을 통해 검출기 요소의 원자핵 중 하나와 상호 작용하여 제자리에서 두드리고 검출기의 전체 질량을 만듭니다. 떨림.
마그 논을 입력
이 실험 설정은 암흑 물질 입자가 상대적으로 무거울 경우에만 작동하여 희귀 한 상호 작용 중 하나에서 핵을 녹일 수 있습니다. 그러나 지금까지 전 세계의 암흑 물질 탐지기는 수년 및 수년간의 검색 후에도 상호 작용의 흔적을 본 적이 없습니다. 실험이 진행되면서 암흑 물질의 허용 가능한 특성은 서서히 배제되었습니다. 반드시 나쁜 것은 아닙니다. 우리는 단순히 암흑 물질이 무엇인지 알지 못하므로, 그것이 무엇이 아닌지에 대해 더 많이 알수록, 그것이 될 수있는 것에 대한 그림이 더 명확 해집니다.
그러나 결과가 부족하면 약간 걱정이 될 수 있습니다. 암흑 물질에 대한 가장 무거운 후보가 배제되고 있으며, 신비한 입자가 너무 가벼우면 탐지기가 탐지기에 표시되지 않습니다. 즉, 암흑 물질이 규칙적인 물질과 대화 할 수있는 다른 방법이 없다면 말입니다.
프리 프린트 온라인 저널 arXiv에 실린 최근 기사에서 물리학 자들은 전자 스핀을 변화시키는 행위에서 암흑 물질 입자를 발견 할 수있는 제안 된 실험 설정을 자세히 설명합니다 (사실 암흑 물질이 그렇게 할 수있는 경우). 이 설정에서는 의심 입자가 매우 가벼운 경우에도 암흑 물질이 감지 될 수 있습니다. 머티리얼에 소위 마뇽을 만들어서 가능합니다.
절대 온도가 0 인 재료 덩어리가 있다고 가정하십시오. 작은 작은 막대 자석처럼 그 물질에있는 모든 전자의 모든 스핀은 같은 방향을 가리 킵니다. 천천히 온도를 올리면 일부 전자가 깨어나 기 시작하고 흔들리고 반대 방향으로 무작위로 회전합니다. 온도가 높을수록 더 많은 전자가 뒤집어집니다. 각 플립은 자기 강도를 약간 줄입니다. 뒤집힌 스핀들 각각은 재료의 에너지에 약간의 리플을 유발하며, 그 흔들림은 실제 입자가 아닌 준 입자로 볼 수 있지만, 수학으로 그런 식으로 묘사 할 수있는 것입니다. 이 준 입자는 "마그 논"으로 알려져 있는데, 아마도 작고 귀여운 작은 자석과 같기 때문일 것입니다.
따라서 매우 차가운 재료로 시작하고 충분한 암흑 물질 입자가 재료를 때리고 약간의 스핀을 돌리면 마그 논이 관찰됩니다. 실험의 민감도와 상호 작용의 특성으로 인해이 설정은 가벼운 암흑 물질 입자를 감지 할 수 있습니다.
즉, 존재하는 경우입니다.
폴 엠. 셔터 천체 물리학 자입니다 오하이오 주립대 학교, 의 주인 우주인에게 물어보세요 과 우주 라디오의 저자 우주에서의 당신의 장소.
