Para saintis dari Institut Penyelidikan Nuklear Akademi Sains Rusia telah merumuskan model fizikal baru yang membolehkan anda membuat jumlah bahan gelap yang diperlukan untuk penyelidikan dari neutrino. Kerja itu dilaksanakan sebagai sebahagian daripada projek yang disokong oleh geran dari Yayasan Sains Rusia, dan hasilnya diterbitkan dalam Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) dan dibentangkan pada Persidangan Antarabangsa ke-6 mengenai Perbatasan Baru dalam Fizik.
Bahan gelap merangkumi 25% daripada jumlah bahan di Alam Semesta, tidak memancarkan sinaran elektromagnetik dan tidak berinteraksi langsung dengannya. Tidak ada yang diketahui secara pasti mengenai sifat bahan gelap, kecuali ia boleh berkumpul - berkumpul menjadi kondensasi. Untuk menerangkan bahan gelap, ahli astrofizik memperluas Model Standard Fizik Partikel, sebuah teori yang mapan dalam fizik teori yang menerangkan interaksi elektromagnetik, lemah, dan kuat. Hari ini, saintis sampai pada kesimpulan bahawa model ini tidak menggambarkan kenyataan sepenuhnya, kerana tidak mengambil kira osilasi neutrino - transformasi pelbagai jenis neutrino menjadi satu sama lain.
Neutrinos adalah zarah asas yang tidak mempunyai cas elektrik (neutral). Neutrinos hanya mengambil bahagian dalam interaksi yang lemah dan graviti, kerana intensiti interaksi mereka dengan apa-apa sangat rendah. Neutrinos adalah "kiri" dan "kanan". Neutrin steril disebut "betul", mereka, tidak seperti yang lain, tidak terkandung dalam Model Piawai dan tidak berinteraksi dengan zarah - pembawa interaksi asas alam (tolok boson). Dalam kes ini, neutrino steril dicampurkan dengan neutrino aktif, yang merupakan zarah "kidal" dan terdapat dalam Model Piawai. Neutrin aktif merangkumi semua jenis neutrino, kecuali yang steril.
Pengesan Neutrino, pandangan dalam / Roy Kaltschmidt, Makmal Nasional Lawrence Berkeley
Para saintis telah mengkaji garis spektrum sinar-X, yang baru-baru ini ditemui dalam radiasi dari sejumlah gugus galaksi. Garis ini sepadan dengan foton dengan tenaga 3.55 keV. Biasanya ini bermaksud atom-atom ini memancarkan foton ini kerana peralihan elektron dari satu tahap ke tahap yang lain, namun, zat dengan perbezaan antara tahap 3.55 keV tidak ada di alam. Para saintis telah menyatakan bahawa garis sinar-X ini dapat muncul disebabkan oleh kerosakan neutrino steril menjadi foton dan neutrino aktif. Oleh itu, penulis menentukan bahawa jisim neutrino steril adalah kira-kira 7.1 keV. Sebagai perbandingan, jisim proton ialah 938 272 keV.
Pemasangan & quot; Troitsk Nu-Mass & quot; / Institut Penyelidikan Nuklear RAS
Neutrin steril dapat dikesan di makmal darat seperti Troitsk Nu-Mass dan KATRIN. Pemasangan ini bertujuan untuk mencari neutrino steril menggunakan pelanggaran radioaktif tritium (isotop "berat" hidrogen 3H). Di kilang Troitsk Nu-Mass, yang terletak di kota Troitsk, Wilayah Moscow, terdapat sekatan terkuat pada sudut pencampuran kuasa dua. Sudut pencampuran adalah kuantiti tanpa dimensi yang mencirikan amplitud peralihan neutrino dari satu keadaan ke keadaan yang lain. Kuantiti yang diukur adalah kuadrat sudut ini, kerana ia menentukan kebarangkalian peralihan dalam satu tindakan interaksi.
Makalah ini mengusulkan model di mana osilasi, yaitu kelahiran neutrino steril, dimulai bukan pada tahap awal evolusi Alam Semesta, tetapi kemudian. Ini membawa kepada fakta bahawa lebih sedikit neutrino steril dihasilkan, yang bermaksud bahawa sudut pencampuran boleh lebih besar. Ini dicapai melalui perubahan di sektor tersembunyi. Sektor tersembunyi model terdiri daripada neutrino steril dan medan skalar. Medan skalar bertanggungjawab untuk perubahan kualitatif (peralihan fasa) struktur sektor. Pengeluaran neutrino steril hanya mungkin berlaku setelah peralihan fasa ini. Oleh itu, neutrino kurang steril dilahirkan dalam model kami, yang membolehkan kami menghasilkan jumlah bahan gelap yang diperlukan dari neutrino steril dengan jisim susunan kiloelectronvolts dengan kotak besar sudut pencampuran hingga 10-3,”kata salah seorang penulis artikel, Anton Chudaykin. Pembantu Penyelidik di Institut Penyelidikan Nuklear, Akademi Sains Rusia.
Video promosi:
Seperti yang diperhatikan oleh para saintis, kemungkinan besar menghasilkan bahan gelap yang diperlukan dari neutrino dari jisim tertentu menarik dari sudut kosmologi.
Buruj Kanser dari teleskop Subaru. Garis kontur menunjukkan sebaran bahan gelap / Balai Cerap Astronomi Nasional Jepun dan Projek Hyper Suprime-Cam
Faktanya adalah bahawa bahan gelap yang sebelumnya sejuk, sepenuhnya terdiri daripada zarah-zarah berat dan tidak aktif yang tidak menghalang pembentukan galaksi kerdil dengan cara apa pun, menggambarkan dengan jelas keseluruhan set data eksperimen. Dengan peningkatan eksperimen, ternyata sebenarnya terdapat lebih sedikit galaksi seperti itu daripada yang dijangkakan. Ini bermaksud bahawa bahan gelap, kemungkinan besar, tidak semua sejuk, ia mengandungi campuran bahan gelap yang hangat, yang terdiri daripada zarah-zarah yang lebih cepat dan lebih ringan. Ternyata teori dan hasil penyelidikan berbeza, dan para saintis perlu menjelaskan mengapa ini berlaku. Mereka menyimpulkan bahawa bahan gelap mengandungi pecahan kecil neutrino steril cahaya, yang menjelaskan kekurangan galaksi satelit kerdil.
Kekangan Ruang Parameter Blend Angle Squared - "jisim neutrino steril" dalam model yang dicadangkan (warna mewakili bahagian neutrino steril dalam jumlah ketumpatan tenaga bahan gelap) dan dari carian langsung (garis hijau). / Anton Chudaykin
Neutrin steril ringan, bagaimanapun, tidak dapat membentuk semua bahan gelap. Penyelidikan terbaru di kawasan ini mengatakan bahawa bahagian komponen cahaya dalam jumlah ketumpatan bahan gelap hari ini tidak boleh melebihi 35%.
"Isyarat positif yang diterima di masa depan dari salah satu pemasangan ini mungkin menjadi argumen yang menyokong model yang dicadangkan, yang akan menghasilkan pemahaman baru secara kualitatif mengenai sifat zarah bahan gelap di Alam Semesta," saintis menyimpulkan.
Kerja itu dilakukan dengan kerjasama saintis dari Institut Fizik dan Teknologi Moscow dan University of Manchester (Great Britain).
