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天体物理学者は、超軽量の暗黒物質を直接検出するための新しい方法を提案しています

ソース距離を超えるコンプトン波長は、暗黒物質場のために見かけの位置シフトを誘導します。クレジット：ジェフA.ドロア＆サルナスバーナー。 宇宙の質量の大部分を構成すると予測されるとらえどころのない物質である暗黒物質の検出は、天体物理学の分野で長年の目標です。暗黒物質は光を放出、反射、または吸収しないため、従来の実験方法を使用して観察することはできません。 有望な暗黒物質候補は、いわゆる超軽量暗黒物質であり、非常に低い塊を持つ粒子で構成されています。天体物理学者は、さまざまなアプローチと方法を使用してこれらの超軽量暗黒物質粒子を探していますが、まだ検出されていません。 フロリダ大学の研究者は最近、天体測定、天体の位置の正確な測定と運動に基づいた超軽量暗黒物質粒子の直接検出のための新しい方法を提案しました。 で公開された彼らの論文 物理的なレビューレター、これらのとらえどころのない粒子の将来の検索で使用できる代替アプローチの概要を説明します。 「私たちの研究は、基本的な質問から生まれました。それが重力を通してのみ通常の物質と相互作用する場合、暗黒物質をどのように検出できますか？」紙の共著者であるサルナス・ヴェルナーは、Phys.orgに語った。 「このシナリオは、伝統的に直接的な検出に挑戦すると考えられてきました。しかし、Khmelnitsky and Rubakov（2014）による先駆的な仕事に基づいて、銀河鱗に匹敵するDe broglie波長は、測定可能な時空変動を測定可能な時空変動を精密な天体測定で検出できることを認識しました。 超軽量の暗黒物質の以前の検索のほとんどは、検出ツールとしてパルサータイミングアレイ（つまり、天文学者によって定期的に観察される空を横切るミリ秒パルサーのコレクション）に依存していました。対照的に、Vernerと彼の同僚のJeff A. Drorは、重力の相互作用のみを見ることで、精密な天体測定を超軽量暗黒物質をプローブする可能性を探りました。 「私たちの方法は、超軽量の暗黒物質が時空自体で小さくて検出可能な変動を生み出すという事実を活用しています」とVerner氏は説明しました。 「これらの変動は、星やクエーサーなどの遠い天体の見かけの位置に影響します。具体的には、最も重要な効果は、天文学者が「古典的異常」と呼ぶものを通して発生することを実証しました。 彼らの研究の一環として、研究者は、これらの超軽量の暗黒物質誘発時の時空の波紋が古典的な異常にどのように影響し、それを遠隔依存性にするかを計算しました。これは、近くのソースが遠いものとはわずかに異なる異常を示すことを意味します。 「これらのバリエーションは非常に微妙であり、サイズが1マイクロアーク秒未満であり、非常に正確な天体測定測定を必要としています」とVerner氏は述べています。 「これらの効果は、VLBI、GAIA、およびTheiaのような将来の天文台などの現在および次世代の天体調査で潜在的に検出可能であることを示しました。」 VernerとDrorによる最近の研究では、重力相互作用のみに焦点を当てた、超軽量暗黒物質を調べるまったく新しい方法を紹介しています。重力法の唯一の例外を除いて、研究者が標準モデルから完全に分離できる暗黒物質候補を検索できるようになる可能性があるため、重力相互作用への依存は非常に有利です。 「私たちの研究の意味はかなりのものです」とVerner氏は述べています。 「私たちの方法は、宇宙マイクロ波背景（CMB）測定や大規模な構造（LSS）観測など、超軽量暗黒物質の既存のプローブを補完します。 最新の科学、技術、スペースを発見してください 100,000人の加入者 毎日の洞察をPhys.orgに頼っている人。無料のニュースレターにサインアップし、問題が重要なブレークスルー、イノベーション、研究の最新情報を入手してください。毎日または毎週。 「これらの他のデータセットと組み合わせると、精密な天体測定は、10未満の質量範囲で超軽量暗黒物質粒子を検出または制約する能力を大幅に向上させることができます。-22 電子電圧。この質量範囲は、銀河スケール上の波長を持つ粒子に対応しており、宇宙論における特定の小規模な課題に対処する可能性があるため、特に興味深いものです。」 この研究グループによって提案された新しい検出方法は、将来の検索で超軽量の暗黒物質粒子の将来の検索でさらに開発および展開することができます。 次の研究では、VernerとDrorは提案されたアプローチを拡張することを計画しているため、超軽量暗黒物質の他のサブタイプをプローブするために使用できます。 「この基盤に基づいて、理論的な枠組みを拡張して、星的データの異なる署名を示す可能性のある超軽量ベクター暗黒物質を調査する予定です」とVerner氏は付け加えました。 「私たちはまた、ダークエネルギーの性質を調査するために同様の原則をどのように適用できるかを調査し、宇宙加速を促進する神秘的な力に関する新しい洞察を提供する可能性があります。」 詳細： Jeff A. Dror et al、超軽量暗黒物質の宇宙測定直接検出のための新しい方法、 物理的なレビューレター…