Bu tür tuhaf "yarı parçacık" nihayet karanlık maddenin gizemini ortaya çıkarabilir
Evrendeki maddenin yaklaşık% 80'i fizik tarafından tamamen bilinmeyen bir formdur.Biz buna karanlık madde diyoruz, çünkü bildiğimiz kadarıyla ... "karanlık" ve dünyanın dört bir yanındaki deneyler bir tür ayrışmayı yakalamaya çalışıyor. Karanlık madde parçacıklarını anlamayı umuyorum, ancak şu ana kadar bu deneyler hiçbir şey vermedi. Şimdi, bir grup teorisyen karanlık maddeyi bulmak için, Majorana fermiyonu adı verilen garip bir "yarı parçacık" ı kullanarak yeni bir yöntem önerdiler.
Karanlık maddenin gizemi
Teorik fizikçiler, bu küçük dalgalanmaların geçici bir hafif karanlık madde parçacığını saklandığı yerden bile çekebileceğini söylüyor. İnsanların karanlık maddeyle ilgili çeşitli anlayışları vardır, ancak asıl çarpıcı olan şeydir. Şu anda karanlık madde doğrudan tespit edilemese de, teleskopu açtığımız ve daha geniş evreni gördüğümüz sürece, karanlık maddenin kanıtlarını görebiliriz. 1930'ların başlarında, ilk keşif, evrendeki en büyük sistem yapılarından bazıları olan galaksi kümelerinin gözlemlenmesinden geldi. Başlangıçta, bu galaksiler bir galaksi kümesi oluşturmak için çok hızlı hareket ediyorlardı.
Bunun nedeni, galaksinin toplam kütlesinin, galaksi kümelerini bir arada tutan yerçekimi tutkalı sağlamasıdır - kütle ne kadar büyükse, bu tutkal o kadar güçlüdür. Süper bir yapıştırıcı, en hızlı galaksileri bir arada tutabilir. Hız ne kadar hızlı olursa olsun, yıldız kümesi parçalanacaktır. Ancak orada, galaksi kümeleri zaten var ve galaksi kümeleri içinde vızıldayan galaksilerin hızı, galaksi kümelerinin kütlesi tarafından sağlanan yerçekimi kısıtlamasını çok aşıyor. Galaksi kümelerini bir araya toplamaya yetecek kadar yerçekimine sahip bir madde vardır, ancak bu madde ışık yaymaz veya ışıkla etkileşime girmez.
Bu gizem onlarca yıldır çözülemedi.1970'lere gelindiğinde gökbilimci Vera Rubin galaksideki yıldızları gözlemleyerek iddiasını artırmıştı. Bir kez daha, işler çok hızlı ilerliyor: Gözlenen kütleler göz önüne alındığında, evrenimizdeki galaksiler milyarlarca yıl önce bölünmüş olmalıydı ve bir şeyler onları bir araya getiriyor, görünmez bir şey. Bu hikaye, hem zamanda hem de uzayda evrende tekrarlanır. Big Bang'deki ilk ışıktan evrendeki en büyük yapıya kadar modaya uygun bir şey var.
Karanlığa bakıyorum
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Öyleyse karanlık madde orada - karanlık maddenin varlığını destekleyen verilerin tsunamisini açıklamak için başka uygun hipotezler bulamıyoruz. Ama bu nedir? En iyi tahmin, karanlık maddenin fiziğin henüz bilmediği yeni ve garip bir parçacık olduğudur. Bu resimde, karanlık madde her galaksiyi doldurur. Aslında, galaksinin yıldızlardan, gaz bulutlarından ve tozdan görülebilen kısmı, daha büyük, daha karanlık sahilin karşısında sadece küçük bir deniz feneridir. Her galaksi odanızdan geçen ve sizin içinizden akan sayısız karanlık madde parçacıklarından oluşan devasa bir "hale" içinde yer almaktadır.
Hiç bitmeyen bir yağmur, küçük, görünmez karanlık madde parçacıklarından oluşur. Ama onları hiç fark etmedin. Hafif veya yüklü parçacıklarla etkileşmezler. Yüklü parçacıklardan oluştuğunuz için, ışığa karşı çok dostsunuz; ama karanlık maddeye görünmezsiniz ve karanlık madde sizin için görünmezdir. Karanlık maddeyi "görebilmemizin" tek yolu yerçekimidir; evrensel yerçekimi, karanlık olsun veya olmasın, evrendeki her tür madde ve enerjiyi fark eder, bu nedenle en büyük ölçekte, tüm bu sayısız parçacığın birleşik kütlesinin etkisini gözlemleriz. Ama odanızda hiçbir şey yok.
Karanlık maddenin normal maddemizle etkileşime girmesinin başka yolları olmadığı sürece. Karanlık madde parçacıkları, ne olursa olsun, zayıf nükleer kuvvetin (radyoaktif bozunmanın nedeni) bu gizli alana yeni bir pencere açtığını da hissedebilirler. Herhangi bir elementten sadece büyük bir kütle olan devasa bir dedektör inşa ettiğinizi hayal edin. Karanlık madde parçacıkları içinden geçer ve neredeyse tüm parçacıklar tamamen zararsızdır. Ancak bazen geçen parçacıklar, zayıf nükleer kuvvet yoluyla detektördeki elementin bir çekirdeği ile etkileşime girerek, orijinal pozisyonunu bozar ve detektörün tüm kütlesini sarsar.Bu, nadir görülen belirli karanlık madde modeline bağlıdır. .
Majorana Fermion
Bu tür deneysel cihaz, yalnızca karanlık madde parçacıkları nispeten ağır olduğunda işe yarayacaktır, çünkü karanlık madde parçacıkları, nadir bir etkileşimde çekirdeğe nüfuz edecek kadar çekicidir. Ancak şimdiye kadar, yıllarca süren araştırmalardan sonra bile, dünyadaki tüm karanlık madde dedektörleri herhangi bir etkileşim izi bulamadı. Deney ilerledikçe, karanlık maddenin izin verilen özellikleri yavaş yavaş ortadan kaldırıldı. Bu mutlaka kötü bir şey değildir, çünkü karanlık maddenin hangi maddeden yapıldığını bilmiyorsunuz, bu yüzden onun hakkında ne kadar çok şey bilirseniz, o kadar net olabilir.
Ancak sonuçların olmaması biraz endişe verici olabilir.Karanlık maddenin en ağır adayı dışlanır.Bu gizemli parçacık çok hafifse dedektörde asla bulunmaz. Yani, karanlık maddenin sıradan maddeyle konuşmasının başka bir yolu yoksa. Yeni yayınlanan bir çalışmada, fizikçiler, elektronların dönüşünü değiştiren karanlık madde parçacıklarını tespit edebilen (karanlık madde bunu yapabiliyorsa) önerilen bir deneysel cihazı ayrıntılı olarak açıkladılar.
Bu durumda şüpheli parçacık çok hafif olsa bile karanlık madde tespit edilebilir. Bunu, malzemede Majorana fermiyonları oluşturarak yapabilir. Mutlak sıfır sıcaklıkta büyük bir malzeme parçasına sahip olduğunuzu ve tüm dönüşlerin (küçük çubuk mıknatıslar gibi) aynı yönü gösterdiğini varsayalım. Sıcaklık yavaşça yükseldikçe, bazı elektronlar uyanır, sallanır ve dönüşlerini rastgele zıt yönlere yönlendirir. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, elektronlar o kadar çok ters çevrilir - her dönüşte manyetik alan kuvveti biraz azalır.
Döndürülen her spin aynı zamanda maddenin enerjisinde küçük bir dalgalanmaya neden olacaktır.Bu salınımlar gerçek parçacıklardan ziyade yarı parçacıklar olarak görülebilir, ancak bunları matematiksel olarak bu şekilde tanımlayabilirsiniz. Bu yarı parçacıklara "Majorana fermiyonları" denir, çünkü muhtemelen sevimli küçük mıknatıslar gibidirler. Yani çok soğuk bir maddeyle başlarsanız ve yeterince karanlık madde parçacıkları maddeye çarpıp onu döndürürseniz, Majorana fermiyonları gözlemlenecektir Deneyin duyarlılığı ve etkileşim doğası gereği cihaz tespit edebilir. Eğer varsa, hafif karanlık madde parçacıkları.
