Promatranja kretanja neutrona i atoma teških metala na ultra-niskim temperaturama pokazala su da najlakši oblici akcija, čestice „svijetle“tamne materije, ne mogu postojati u načelu, što je još jednom kompliciralo njegovo pretraživanje, navodi se u članku objavljenom u časopisu Physical Review X …
Ovi rezultati otvaraju novi prozor za potragu za tamnom materijom. Oni označavaju da aksije u principu ne mogu postojati u vrlo širokom rasponu masa i energija, što vidljivo smanjuje polje na kojem moramo tražiti tragove ove tajanstvene tvari. Možemo reći da naša potraga sada počinje iznova “, rekao je Nicholas Ayres sa Sveučilišta u Sussexu (Velika Britanija).
Dugo su znanstvenici vjerovali da se svemir sastoji od materije koju vidimo i koja je osnova svih zvijezda, crnih rupa, maglina, nakupina prašine i planeta. No, prva promatranja brzine kretanja zvijezda u obližnjim galaksijama pokazala su da se zvijezde na periferiji kreću u njima nevjerojatno velikom brzinom, koja je bila oko 10 puta veća od izračuna izračuna na temelju masa svih zvijezda u njima.
Razlog tome, prema današnjim znanstvenicima, bila je takozvana tamna tvar - tajanstvena supstanca, koja čini oko 75% mase materije u Svemiru. Svaka galaksija obično ima oko 8-10 puta više tamne materije od svog vidljivog rođaka, a ova tamna tvar drži zvijezde na mjestu i sprečava ih da se rasprše.
Danas su gotovo svi znanstvenici uvjereni u postojanje tamne materije, ali njegova svojstva, osim očitog gravitacijskog utjecaja na galaksije i galaksije, ostaju misterija i predmet prijepora među astrofizičarima i kozmolozima. Znanstvenici su već duže vrijeme pretpostavljali da je sastavljena od superteških i "hladnih" čestica - "vitica" koji se ne manifestiraju ni na koji način, osim privlačenjem vidljivih nakupina materije.
Neuspješna potraga za "WIMP-ovima" u posljednja dva desetljeća navela je mnoge teoretičare da uvjeravaju da tamna tvar zapravo može biti "svijetla i pahuljasta", a sastoji se od takozvanih aksiona - ultra svijetlih čestica sličnih u masi i svojstvima kao neutrina.
Ayres i njegovi kolege zapravo su slučajno otkrili da najlakše vrste sjekira, o kojima teoretičari često govore, ne mogu postojati u načelu, analizirajući rezultate CryoEDM eksperimenta, što je izuzetno daleko od kozmologije i tamne materije.
Prema fizičaru, ovaj je projekt pokrenut prije dva desetljeća kako bi precizno izmjerio jednu od najmanjih osnovnih veličina - moment dipola neutrona. Ovom riječju fizičari razumiju kako su područja s pozitivnim i negativnim nabojima raspoređena unutar neutrona i je li neutron doista potpuno električno neutralna čestica.
Promotivni video:
U CryoEDM-u fizičari pokušavaju pronaći dipolni trenutak neutrona promatrajući kako "juha" pojedinačnih atoma rijetkog izotopa žive i neutrona reagira na nagle promjene smjera i snage električnog polja unutar kojeg se nalaze. Ako neutron ima dipolni trenutak, tada će se njegov spin "trznuti" na poseban način kada se polje "okrene", što se može "vidjeti" promatrajući kako se polarizacija čestice mijenja.
Analizirajući podatke dobivene od strane CryoEDM detektora tijekom prvog razdoblja svog rada, znanstvenici su primijetili da je točnost tih opažanja bila toliko visoka da bi na ponašanje atoma žive i neutrona snažno utjecalo interakcije njihovih subatomskih čestica s aksijama. Drugim riječima, ako postoje aksije, oni će uzrokovati drugu vrstu oscilacija, a njihova snaga izravno će ovisiti o masi čestica tamne materije.
Kao što pokazuje ponovljena analiza podataka CryoEDM-a, ništa takvo nije uočeno u ponašanju žive i neutrona, što ukazuje na temeljnu odsutnost najlakših verzija aksiona čija je masa milijunima i desecima milijardi puta manja od mase elektrona.
Takvi rezultati, kako Ayrs naglašava, ne isključuju mogućnost postojanja drugih vrsta aksiona, već primjetno sužavaju veličinu polja, gdje njihovo postojanje ostaje dopušteno sa stajališta znanosti. Sasvim je moguće da se tamna tvar ne sastoji od superteške ili ultralake čestice slične vidljivoj materiji, već ima potpuno drugačiju prirodu, za koju još nismo pogodili, zaključuju autori članka.