g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Kara delikler yeni parçacıkları keşfetmek için kullanılabilir mi?

Brocade Garden: Bu makale fizik içindir

Standart parçacık fiziği modelinin ötesindeki bazı teoriler, kütlesi doğada bilinen en hafif parçacıklardan çok daha düşük olan yeni ultra hafif parçacıkların varlığını öngörüyor. Bu parçacıklar sıradan maddeyle çok zayıf etkileşime girdiğinde, parçacık çarpıştırıcılarının ve karanlık madde detektörlerinin bunları algılaması zordur. Ancak, Amsterdam Üniversitesi'nden (UvA) fizikçiler Daniel Baumann ve Horng Sheng Chia ile DESY'den Rafael Porto'nun ortaklaşa yayınladıkları gibi Yeni bir makalenin gösterdiği gibi: Bu parçacıklar, kara deliklerin birleşmesinden kaynaklanan kütleçekimsel dalga sinyallerinde tespit edilebilir.Bu araştırma Physical Review'da yayınlandı. Doğa, biri katı madde parçacıkları oluşturan fizikçiler tarafından fermiyon, diğeri ise çoğalabilen ve parçacıklarla etkileşime girebilen bozonlar olarak adlandırılan iki tür parçacıktan oluşur.

Boko Park-Bilimin Popülerleştirilmesi: Çok hafif bozonlar, süper radyasyon adı verilen bir süreç yoluyla hızla dönen bir kara delik etrafında büyük yoğunlaşma oluşturabilir. Bu bozon bulutunu taşıyan kara deliğe bazen "kütleçekimsel atom" denir çünkü yapısı daha büyük ölçekte bir hidrojen atomunun proton elektronik yapısına çok benzer. Örneğin, tıpkı bir hidrojen atomundaki elektronlar gibi, bir kara deliği çevreleyen bozon bulutu, her biri belirli bir enerjiye sahip birçok farklı duruma sahip olabilir. Hidrojen atomları söz konusu olduğunda, bu farklı enerji seviyeleri arasındaki geçişler, lazer ışığının atomlara ışınlanmasından kaynaklanabilir. Lazerin enerjisi tamamen doğru olduğunda, elektronlar bir durumdan diğerine "geçiş yapabilir". Yerçekimi atomları birbirini çevreleyen bir çift kara deliğin parçasıysa, benzer bir etki meydana gelecektir. Bu durumda, ikinci kara deliğin kütleçekimsel hareketi bir "lazer" rolünü oynayacak ve bozon bulutunun enerji durumları arasında bir geçişi tetikleyecektir.

Karakteristik parmak izi

Son yıllarda, fizikçiler, bir çift kara deliğin şiddetli bir şekilde tek bir kara delikte birleşmesiyle oluşan yerçekimi dalgalarını (yerçekimi alanındaki dalgalanmalar) ölçebildiler. Bowman, Chea ve Porto'nun şimdi gösterdiği gibi, varsayımsal bozon bulutundaki enerji seviyesi geçişlerinin varlığı, bu kara delik birleşmesinin ürettiği yerçekimi dalga sinyalinde karakteristik bir "parmak izi" üretecektir. Bu tür parmak izlerini gözlemlemek, ultra hafif bozonların teorisini tahmin etmek için önemli bir test olacaktır. Mevcut yerçekimi dalgası gözlemleri bu etkiyi gözlemleyecek kadar hassas olmasa da, kesinlikle gelecekteki deneylerin önemli bir hedefi olacaktır. Kara deliklerin etrafındaki ultra hafif bozon bulutlarının kütleçekimsel dalga özelliklerini inceleyin. Bu bulutlar, kara deliğin toplam kütlesi ve dönüşü üzerinde önemli bir etkiye sahip olan ve sürekli tek renkli GW üreten, hızla dönen kara deliklerin süper radyasyonlu kararsızlığından oluşur. sinyal.

Yakın mesafeden birbirinin yörüngesinde dönen iki kara delik ve kara deliklerden biri bir grup ultra hafif bozonu taşır. Yeni hesaplama sonuçları, bozon bulutunun varlığının kara delik çifti tarafından yayılan yerçekimi dalgası sinyallerinde bariz parmak izlerine neden olacağını gösteriyor. Resim: D. Baumann

İkili yıldızların varlığı, sistemin dinamik evrimini büyük ölçüde zenginleştirdi, özellikle bulut büyümesi ve bozunma modları arasındaki rezonans geçişlerinin varlığı (atom fiziğindeki Rabi salınımına benzer). Bu rezonanslar, mevcut ve gelecekteki GW dedektörleri için zengin fenomenolojik öneme sahiptir. Buluttan gelen GW sinyalinin genliğinin düşebileceğini ve çoğu durumda ikili uydu birleşmeden önce sonlandığını belirtmek gerekir. Bozon bulutlarının varlığı, ikili yıldızların GW sinyallerinde gösterilebilen spin kaynaklı çok kutuplu momentler ve gelgit aşk değerleri gibi sonlu boyut etkileriyle de işaretlenebilir. Rezonans işlemi sırasında, bulutun enerji yoğunluğu zamanla değişir, böylece sonlu boyutlu öğenin dalga biçimine katkısı ayrı bir özellik sunar veya en azından zayıflatır. Bu etkilerin gözlemleri, varsayımsal ultra hafif bozonların özelliklerini sınırlamak için kesin GW verilerini kullanacak ve böylece standart modelin ötesinde yeni bir fizik araştırması sağlayacaktır.