Durham Üniversitesi ve Kings College London’dan bilim adamları, karanlık madde arayışını güçlü bir şekilde destekleyen yeni bir çalışmada teorik bir inceleme sundular.
Evrendeki maddenin %85’ini oluşturan karanlık maddenin kimliği, parçacık fiziğinde cevaplanmamış büyük sorulardan biridir.
Bilim adamları, yıldızlar ve galaksiler üzerindeki yerçekimi etkisi nedeniyle varlığını biliyorlar, ancak ne tür bir parçacık olduğu hala gizemini koruyor.
Araştırmacılar, eksenlerin matematiksel olarak nasıl tanımlanabileceğini analiz ettiler ve parçacık fiziğinin Standart Modelinin temel simetrileriyle nasıl ilişkili olduklarını sundular.
Axion, güçlü etkileşimin – proton ve nötronlardaki kuarkları birbirine bağlayan kuvvetin – neden zamanın ters çevrilmesi simetrisine uyduğunu açıklar. Bu, atom altı düzeyde, zamanın yönü tersine çevrilirse, güçlü etkileşimin neden olduğu süreçlerin aynı görüneceği anlamına gelir.
Güçlü etkileşimin neden zaman ters simetrisine uyduğu hala bilinmiyor. Axion bu gizem için popüler bir çözümdür.
eksen karanlık madde, tek tek parçacıklardan çok evreni kaplayan bir alan gibi davranır. Erken evrende, eksen alanının değeri ileri geri salınmaya başlar. Bu salınımlarda depolanan enerji, axion karanlık maddedir.
Herhangi bir türdeki karanlık maddenin ışıkla ancak çok zayıf bir şekilde etkileşime girebildiği biliniyor, yoksa bilim adamları tarafından zaten görülmüş olacaktı. Axion karanlık madde, ışıkla çok zayıf bir şekilde etkileşir, ancak araştırmacılar teleskop gözlemlerine yakından bakarak bu etkileşimin işaretlerini görebilirler.
Örneğin, bir manyetik alandan geçen bir fotonun (bir ışık parçacığı) bir axion’a dönüşme olasılığı çok düşüktür. Bu süreç, manyetik alanlarda parıldayan galaksilerin teleskop gözlemlerinde olağandışı özelliklere neden olacaktır.
Araştırmanın tam analizi şurada yayınlandı: Bilim Gelişmeleri. Tamamlayıcı bir inceleme makalesi – “Axion Dark Matter: Nasıl Görülür?” Yannis Semertzidis ve SungWoo Youn tarafından – aksionun laboratuvarda yakında nasıl tespit edilebileceğini gösteriyor.
Çalışmanın ortak yazarı Dr. Francesca Chadha-Day şunları söyledi: “Axion fizikçisi olmak için çok heyecan verici bir zaman. Henüz kimse karanlık maddenin kimliğini bilmiyor. Axion gibi farklı olasılıkları arayarak, bir gün bu gizemi çözmeyi umuyoruz.”
Araştırmacılar, bu incelemenin daha geniş fizikçiler ve bilim adamları topluluğu içinde aksiyon fiziğine olan ilgiyi ve anlayışı artıracağını umuyorlar.
Referanslar:
“Axion karanlık madde: Nedir ve neden şimdi?” Francesca Chadha-Day, John Ellis ve David Marsh tarafından 23 Şubat 2022, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126/sciadv.abj3618
“Axion karanlık madde: Nasıl görülür?” Yannis K. Semertzidis ve SungWoo Youn, 23 Şubat 2022, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126/sciadv.abm9928