予期しない粒子は暗黒物質の秘密を隠すかもしれません

暗黒物質は、現代物理学の最大の謎の1つです。何十年もの間、研究者は銀河を保持する目に見えない質量を説明できる粒子を探してきましたが、これまでのところ成功しませんでした。値やそのような候補者 ウィンプ （患者の相互作用を持つ粒子）は一般的な理論的解決策でしたが、それらを特定することはできませんでした。

の科学者による新しい理論的提案 ワルシャワ大学 そして彼 マックスプランク重力物理学研究所 今では予想外の方法を開きます。 So -Calledの中心に 荷電重力、超重力の理論に起因する重くて安定した粒子。彼らは電荷を運びます – 「暗い」物質の古典的なイメージと一致しないもの – 彼らの優れた希少性は観察に見えないようにし、宇宙パズルの失われた部分の可能性を明らかにします。

理論的根拠：確立されたモデルから太りすぎまで

太りすぎが答えを隠すことができるという考えは新しいものではありません。 1981年、ノーベル賞受賞者 マレー・ゲルマン 彼は、確立されたモデルの粒子、すなわちクォークとレプトンの粒子は、理論n = 8の超重力の数学構造に自然に統合されていることを指摘していました。この理論は、物質粒子とグラビトンなどの重力粒子を組み合わせています。

しかし、深刻な問題がありました。粒子の電気荷重は、私たちが知っていることに適合しませんでした。たとえば、電子は-1ではなく-5/6荷重で表示されました。 Krzysztof MeissnerとHermann Nicolaiが理論を作り直し、負荷を修正し、太りすぎが実際に私たちが観察している世界とリンクできることを示すまでに数十年かかりました。

この修正の最も予想外の結果の1つは、プランクスケールの近く、つまりプロトンよりも約10億倍重い巨大な質量で重力が現れ、電荷と同時に±1/3と2のそれらのうち6人が現れたことです。後者の2つは、安定性のために他の粒子で壊れることができないため、暗黒物質の最も可能性の高い候補であると考えられています。

理論から実験まで

大きな課題は、このようなまれな粒子を検出する方法です。計算によると、太陽系スケールでは10,000立方キロメートルの体積に1つのグラビトンしか存在しない可能性があります。この希少性により、従来の検出実験には希望がありません。

ただし、充電されたグラビトンは新しいものを提供します。特定の種類の検出器を通過すると、電気荷重が異なるトレースを残します。これは、他の目的のために設計された施設です。 ジュノ 中国と 砂丘 米国で。これらは、ニュートリノの研究に膨大な量の液体スピナーまたは液体原油を使用する巨大な地下実験です。

研究者は自分自身を見つけました テクノロジー グラビチーノのユニークなマークを記録できます。たとえば、Junoには、17,000を超えるフォトポリックに囲まれた40メートルの球状容器に20,000トンの特別な液体が含まれています。まれな中性子を検出するために必要なこの能力は、「ネギに巻き込まれた」と暗黒物質の鍵であることが証明されます。

希望を与えるシミュレーション

Physical Review Researchで発表された最近の研究では、Graboniumの通過がJunoを通じてどのように見えるかについての詳細なシミュレーションについて説明しています。 Meissner、Nicolai、Adrianna Kruk、Michal Lesiukは、物理学の物理学と高度な量子化学方法を組み合わせて、考えられるシグナルを計算しました。

炭素-14の放射性崩壊から液体へのデータを混同することができる多くのノイズは、フォトポリックの「暗い」ノイズを考慮に入れなければなりませんでした。膨大な計算能力を要求する計算では、グラボニウムの通過が完全にユニークな痕跡を残し、身近な粒子と混同することは不可能であることが示されました。

発見が重要だからです

太りすぎの重力を検出する可能性は、暗黒物質の謎を解くだけでなく、統一された自然の理論に窓を開けます。プランクスケールの近くに質量がある重力は、重力と量子物理学の基礎に触れる現象の最初の直接的な実験的証明です。

科学コミュニティは、この視点を量子力学の夜明けやヒッグスボソンの発見と比較しています。そのような発見は、私たちの理解を変えることができます 宇宙 すべての基本的な力の切望された統一に向けた最初のステップを提供します。

未知の賭け

もちろん、検出は依然として非常に困難です。これらの粒子の希少性は、きれいな信号が記録されるまで何年も待たなければならないことを意味します。ただし、JunoやDuneなどの大規模な地下検出器の発売により、確率は純粋に理論的になりません。

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