(Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images) Etwas im Universum erzeugt mehr Masse, als wir direkt erkennen können. Wir wissen, dass es da ist, weil es eine Schwerkraftwirkung auf die Dinge hat, die wir haben dürfen erkennen; aber wir wissen nicht, was es ist oder wie es hierher gekommen ist.
Wir nennen diese unsichtbare Masse ' Dunkle Materie ', und Physiker haben gerade ein Teilchen identifiziert, das dahinter stecken könnte.
Der mögliche Übeltäter ist ein kürzlich entdecktes subatomares Teilchen namens D-Stern-Hexaquark. Und in der ursprünglichen Dunkelheit, die dem folgt Urknall , es hätte zusammenkommen können, um Dunkle Materie zu erschaffen.
Für fast A Jahrhundert , Dunkle Materie hat verwirrte Astronomen . Es wurde erstmals an den vertikalen Bewegungen von Sternen beobachtet, was darauf hindeutete, dass um sie herum mehr Masse vorhanden war, als wir sehen konnten.
Mittlerweile können wir die Wirkung der Dunklen Materie auch in anderen Dynamiken beobachten – zum Beispiel beim Gravitationslinseneffekt, bei dem Licht um massive Objekte wie Galaxienhaufen herum gebogen wird; und die äußere Rotation galaktischer Scheiben, die zu schnell ist, um durch sichtbare Masse erklärt zu werden.
Dunkle Materie konnte bisher nicht direkt nachgewiesen werden, da sie elektromagnetische Strahlung weder absorbiert, emittiert noch reflektiert. Aber seine Gravitationswirkung ist stark – so stark, dass bis zu 85 Prozent der Materie in unserem Universum dunkle Materie sein könnte.
Wissenschaftler würden dem Geheimnis der Dunklen Materie jedoch gerne auf den Grund gehen. Das liegt nicht nur daran, dass sie sehr neugierig sind – herauszufinden, was Dunkle Materie ist, könnte uns viel darüber verraten, wie unser Universum entstanden ist und wie es funktioniert.
Wenn es tatsächlich keine dunkle Materie gibt, würde das bedeuten, dass mit ihr etwas völlig nicht stimmt Standardmodell der Teilchenphysik, mit der wir das Universum beschreiben und verstehen.
Es gab eine Anzahl der Kandidaten für Dunkle Materie Im Laufe der Jahre vorgebracht, aber wir scheinen einer Antwort immer noch nicht viel näher gekommen zu sein. Hier kommt das d-Stern-Hexaquark – formaler d*(2380) – ins Spiel.
„Der Ursprung der Dunklen Materie im Universum ist eine der größten Fragen der Wissenschaft und eine, die bisher keine Lösung gefunden hat.“ erklärte der Kernphysiker Daniel Watts der University of York im Vereinigten Königreich.
„Unsere ersten Berechnungen deuten darauf hin, dass Kondensate von D-Sternen ein möglicher neuer Kandidat für Dunkle Materie sind.“ „Dieses neue Ergebnis ist besonders spannend, da es keine Konzepte erfordert, die für die Physik neu sind.“
Quarks sind Elementarteilchen, die sich meist in Dreiergruppen zu Protonen und Neutronen zusammenschließen. Zusammenfassend werden diese Drei-Quark-Teilchen genannt Baryonen , und der größte Teil der beobachtbaren Materie im Universum besteht aus ihnen. Du bist baryonisch. So ist die Sonne. Und die Planeten und Weltraumstaub.
Wenn sich sechs Quarks verbinden, entsteht eine Art Teilchen namens Dibaryon oder Hexaquark. Das haben wir eigentlich nicht Viele davon habe ich überhaupt beobachtet . Der D-Stern-Hexaquark, 2014 beschrieben war der erste nicht triviale Nachweis.
D-Stern-Hexaquarks sind interessant, weil sie es sind Bosonen , eine Art Teilchen, das gehorcht Bose-Einstein-Statistik , ein Rahmen zur Beschreibung des Verhaltens von Partikeln. In diesem Fall bedeutet dies, dass eine Ansammlung von D-Stern-Hexaquarks etwas namens a bilden kann Bose-Einstein-Kondensat .
Auch als Fünfte bekannt Aggregatszustand Diese Kondensate entstehen, wenn ein Bosonengas geringer Dichte auf knapp über den absoluten Nullpunkt abgekühlt wird. In diesem Stadium gehen die Atome im Gas von ihrem regelmäßigen Wackeln und Wackeln in einen völlig ruhigen Zustand über – den niedrigstmöglichen Quantenzustand.
Wenn ein solches Gas aus D-Stern-Hexaquarks im frühen Universum herumschwimmte, während es nach dem Urknall abkühlte, könnte es laut der Modellierung des Teams zusammenkommen und sich bilden Bose-Einstein-Kondensate . Und diese Kondensate könnten das sein, was wir heute Dunkle Materie nennen.
Offensichtlich ist das alles sehr theoretisch, aber je mehr Kandidaten für dunkle Materie wir finden – und bestätigen oder ausschließen – desto näher kommen wir der Identifizierung, um welche dunkle Materie es sich handelt Ist . Und willst du es nicht unbedingt wissen?
Hier gibt es also noch mehr zu tun. Das Team plant, da draußen im Weltraum nach D-Stern-Hexaquarks zu suchen und ihre aktuelle Arbeit zu testen, um zu sehen, ob sie sie brechen können. Sie planen außerdem, im Labor weitere Arbeiten an D-Stern-Hexaquarks durchzuführen.
„Der nächste Schritt zur Etablierung dieses neuen Kandidaten für Dunkle Materie wird darin bestehen, ein besseres Verständnis darüber zu erlangen, wie die D-Sterne interagieren – wann ziehen sie sich an und wann stoßen sie sich gegenseitig ab.“ sagte der Physiker Mikhail Bashkanov von der University of York .
„Wir führen neue Messungen durch, um D-Sterne innerhalb eines Atomkerns zu erzeugen und zu sehen, ob sich ihre Eigenschaften von denen im freien Raum unterscheiden.“
Die Forschung wurde im veröffentlicht Journal of Physics G: Kern- und Teilchenphysik .