Pengamatan pergerakan neutron dan atom logam berat pada suhu ultra rendah telah menunjukkan bahawa bentuk paksi yang paling ringan, zarah zat gelap "terang", tidak dapat wujud pada prinsipnya, yang sekali lagi menyulitkan pencariannya, menurut sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Physical Review X …
Hasil ini membuka jendela baru untuk mencari perkara gelap. Mereka menunjukkan bahawa paksi tidak dapat wujud secara prinsip dalam jisim dan tenaga yang sangat luas, yang dengan ketara mengurangkan bidang di mana kita mesti mencari jejak bahan misteri ini. Kami dapat mengatakan bahawa pencarian kami kini bermula lagi,”kata Nicholas Ayres dari University of Sussex (UK).
Sejak sekian lama, para saintis percaya bahawa Alam Semesta terdiri daripada perkara yang kita lihat, dan yang menjadi asas bagi semua bintang, lubang hitam, nebula, kelompok debu dan planet. Tetapi pemerhatian pertama mengenai kelajuan pergerakan bintang di galaksi berdekatan menunjukkan bahawa bintang-bintang di pinggirnya bergerak di dalamnya dengan kelajuan yang sangat tinggi, yang kira-kira 10 kali lebih tinggi daripada pengiraan berdasarkan jisim semua bintang di dalamnya.
Sebabnya, menurut para saintis hari ini, adalah apa yang disebut bahan gelap - bahan misteri, yang menyumbang sekitar 75% jisim jirim di Alam Semesta. Biasanya, setiap galaksi mempunyai kira-kira 8-10 kali lebih banyak bahan gelap daripada sepupunya yang kelihatan, dan benda gelap ini menahan bintang di tempat dan menghalangnya daripada berselerak.
Hari ini, hampir semua saintis yakin akan kewujudan bahan gelap, tetapi sifatnya, selain pengaruh gravitiinya yang jelas pada galaksi dan kelompok galaksi, masih menjadi misteri dan menjadi topik kontroversi di kalangan ahli astrofizik dan ahli kosmologi. Untuk masa yang lama, para saintis menganggap bahawa ia terdiri daripada zarah superheavy dan "sejuk" - "wimps", yang tidak menampakkan diri dengan cara apa pun, kecuali untuk menarik kumpulan jirim yang kelihatan.
Pencarian yang tidak berjaya untuk "WIMP" selama dua dekad yang lalu telah menyebabkan banyak ahli teori mempercayai bahawa bahan gelap sebenarnya boleh menjadi "ringan dan lembut" dan terdiri daripada apa yang disebut paksi - zarah ultra ringan yang serupa dengan jisim dan sifatnya dengan neutrino.
Ayres dan rakan-rakannya secara tidak sengaja mendapati bahawa jenis aksion paling ringan, yang sering dibincangkan oleh ahli teori, tidak dapat wujud secara prinsip, menganalisis hasil eksperimen CryoEDM, yang sangat jauh dari kosmologi dan materi gelap.
Projek ini, menurut ahli fizik, dilancarkan dua dekad yang lalu untuk mengukur salah satu kuantiti asas terkecil dengan tepat - momen dipol neutron. Dengan kata ini, ahli fizik memahami bagaimana kawasan dengan muatan positif dan negatif diedarkan di dalam neutron, dan sama ada neutron benar-benar zarah neutral elektrik sepenuhnya.
Video promosi:
Di CryoEDM, ahli fizik cuba mencari momen dipol neutron dengan memerhatikan bagaimana "sup" atom tunggal isotop merkuri dan neutron yang jarang berlaku bertindak balas terhadap perubahan mendadak dalam arah dan kekuatan medan elektrik di mana mereka berada. Sekiranya neutron mempunyai momen dipol, maka putarannya akan "tersentak" dengan cara khas apabila medan "terbalik", yang dapat "dilihat" dengan memerhatikan bagaimana polarisasi zarah berubah.
Menganalisis data yang diperoleh oleh pengesan CryoEDM pada tempoh pertama kerja mereka, para saintis menyedari bahawa ketepatan pemerhatian ini sangat tinggi sehingga tingkah laku atom merkuri dan neutron akan sangat dipengaruhi oleh interaksi zarah subatom mereka dengan paksi. Dengan kata lain, jika paksi wujud, maka ia akan menyebabkan jenis ayunan lain, dan kekuatannya secara langsung akan bergantung pada jisim zarah-zarah zat gelap.
Seperti yang ditunjukkan oleh analisis berulang data CryoEDM, tidak ada yang serupa yang diperhatikan dalam tingkah laku merkuri dan neutron, yang menunjukkan ketiadaan asas aksion versi paling ringan, yang jisimnya berjuta-juta dan puluhan bilion kali lebih kecil daripada elektron.
Hasil seperti itu, seperti yang ditekankan oleh Ayrs, tidak mengecualikan kemungkinan adanya jenis paksi lain, tetapi sangat menyempitkan ukuran bidang, di mana keberadaannya tetap dibenarkan dari sudut pandang sains. Sangat mungkin bahawa bahan gelap tidak terdiri daripada zarah superheavy atau ultralight yang serupa dengan bahan yang dapat dilihat, tetapi mempunyai sifat yang sama sekali berbeza, yang belum dapat kita duga, kata penulis artikel tersebut.
