Keine Partikel, aber Stücke: Dunkler Materie bekommt fremder
Dunkler Materie nicht aus winzigen Teilchen gemacht werden darf wie die meisten Wissenschaftler glauben, aber stattdessen aus großen Brocken von seltsamer Materie überall von der Größe eines Apfels zu einem Asteroiden bestehen können, sagten die Forscher.
Derzeit ist eines der größten Geheimnisse in der Wissenschaft, die unsichtbare Substanz namens dunkle Materie gedacht, um fünf Sechstel aller Materie im Universum bilden. Noch weiß niemand, wie Stücke aus dunkler Materie aussehen.
In einer neuen Studie, Forscher zeigte ihre Ideen, dass dunkler Materie aus Teilchen sie genannt "Makros". Die Wissenschaftler theoretisierte, daß würden diese Teilchen so dicht wie Atomkerne, sie nicht kleiner als 0,12 Pfund (55 Gramm) sein könnte. Würden sie, bestehende Teilchendetektoren würde bereits gesehen haben. Zur gleichen Zeit Makros könnte nicht größer sein als 9223372.036854775807 Billionen Pfund (9223372.036854775807 Billionen Kilogramm), weil dann ihre Gravitationsfeld wäre stark genug, um Sternenlicht, ein Phänomen, die Astronomen nicht, entweder gesehen haben zu verwerfen.
Was wie diese Teilchen im frühen Universum gebildet haben können sagen die Forscher. Damals war der Kosmos noch außerordentlich heiß, Temperaturen von mehr als 6,3 Billionen Grad Fahrenheit (3,5 Billionen Grad Celsius), vergleichbar mit der Temperatur in der Mitte einer gewaltigen Supernova. Unter diesen Bedingungen können Makros zusammengebaut haben aus Teilchen Quarks, die mehr-Basic-Teilchen, die Protonen und Neutronen bilden.
Strange-Quarks haben normalerweise extrem kurze Leben, und Wissenschaftler haben nur gesehen, so weit sie in Teilchenbeschleunigern. Jedoch sagte Neutronen sind auch selbst sehr instabil, aber stabil sind, wenn sie, mit Protonen in den Atomen gebunden sind, Glenn Starkman, Co-Autor des neuen Berichts und eine theoretische Physiker an der Case Western Reserve University in Cleveland. Also, könnte es sein, dass Strange-Quarks erzeugt, kurz nach der Geburt des Universums an andere Partikel gebunden wurde, stabile seltsamen Materie zu produzieren. Und dies könnte dunklen Materie darstellen.
Makros, die gemacht wurden, begann das Universum kalt und dunkel wäre jetzt, sagte der Forscher. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]
Diese neue Idee kommt zu einem Zeitpunkt, wenn Forscher wieder die Möglichkeit, die dunkler Materie aus Teilchen besteht, die Wissenschaftler haben bereits erstellt und erkannt suchen, im Gegensatz zu einem exotischen neuen Teilchens.
Der Konsens unter den Wissenschaftlern ist jetzt, dass die Teilchen der dunklen Materie interagieren sehr schwach, wenn überhaupt, mit den bekannten Kräfte innerhalb des Universums. So dunkler Materie ist die Theorie, um unsichtbar zu sein und fast völlig immateriellen, meist nur nachweisbar über die Anziehungskraft übt es.
Vor einigen Jahrzehnten schlug Wissenschaftler zwei Möglichkeiten über das Wesen der exotische dunkle-Materie-Teilchen. Einer war, dass dunkler Materie des Axions, die gedacht wurden, um sein schwach interagieren, massearmen Teilchen. Die andere war, dass dunkler Materie der viel größeren Teilchen genannt WEICHEIER oder schwach wechselwirkende massive Teilchen.
In den vergangenen drei Jahrzehnten haben Physiker jedoch nicht Beweise für entweder Angebot zu finden.
Wissenschaftler waren vor allem fasziniert von WEICHEIER, weil die Existenz solcher Partikel eine Idee bekannt als Theorie der Supersymmetrie, die wiederum helfen könnte zu einer "Theory of everything" führen, bestätigen könnte erklären, dass alle bekannten Kräfte des Universums.
Aber während der sah diese Vorschläge auf waren, die Idee, die dunkler Materie irgendwo zwischen "noch nicht gewöhnliche und exotischen völlig vernachlässigt worden," sagte Starkman. "Aber es hat vor allem verbannt worden um den" Backwaters "des Feldes, weil die Leute waren so hoffnungsvoll über Supersymmetrie und die Aussichten auf einen WIMP-dunkle Materie-Kandidaten geben."
Nun untersuchen die Forscher Ideen über dunkle Materie, die neue Physik zu erklären, die Existenz der mysteriösen Substanz nicht verlangen. Makros sind eine solche Idee. Die Ideen passen in das Standardmodell der Teilchenphysik, welche ist die beste aktuelle Beschreibung der subatomaren Welt.
"Es gibt eine große, weite Fenster offen für dunkle Materie aus dem Standard-Modell", sagte Starkman.
Die Studie über Makros ausgeschlossen auch bestimmte große Massen für die Objekte. Die Wissenschaftler errechnet, dass Makros nicht zwischen 220 Billionen wiegen konnte und 220 Billiarden Pfund (100 Billionen und 100 Billiarden kg). Würden sie dieser Größe, würde Makros Gravitationsfeldern Gammastrahlen von Gamma Ray Bursts, die mächtigsten Explosionen im Universum, auf Art und Weise verfälscht haben, die nicht gesehen wurden.
Darüber hinaus, wenn Makros sind extrem hohe Masse, sie würden nur Erde treffen etwa einmal alle Milliarden Jahre erklären, warum Wissenschaftler noch nicht die Objekte erkannt haben. Wenn Makros relativ niedrig sind möglicherweise Masse, obwohl sie die Erde immer häufiger treffen könnte sie nicht keine erkennbaren Anzeichen, verlassen die Forscher sagten.
Es bleibt ungewiss, wie Forscher erkennen könnte, Makros, wenn diese Objekte vorhanden sind. Eine Möglichkeit besteht darin suchen Verzerrungen im Starlight und Gamma-Strahlen, die Hochamt Makros verursachen könnten. Ein anderer sucht nach Spuren, die relativ massearmen Makros in Felsen verlassen konnte, sagte Starkman.
Starkman und Co-Autoren David Jacobs und Bryan Lynn übermittelt ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
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