Wissenschaftler einzugrenzen, dunkle Materie Masse

Physiker haben die präziseste noch die Masse der dunklen Materie, die geheimnisvoll und schwer fassbare Dinge beschränken, die vermutlich 98 % aller Materie im Universum und fast ein Viertel seiner Gesamtmasse ausmachen.

Die Forscher verwendeten Daten von Fermi Gamma-Ray Space Telescope der NASA um zu festgelegten Parameter auf die Masse der Teilchen der dunklen Materie Berechnung des Prozentsatzes an dem erscheinen sie kollidieren mit ihren Partnern Antimaterie und vernichten einander in Galaxien, die unserer eigenen Milchstraße umkreisen.

Savvas Koushiappas, Assistant Professor in der Abteilung für Physik an der Brown University und Doktorand Alex Geringer-Sameth festgestellt, dass dunkle-Materie-Teilchen eine Masse größer als 40 Giga-Elektronenvolt (GeV) haben müssen – etwa 42 Mal die Masse eines Protons.

"Was ist, wenn ein Partikel Masse des finden wir ist weniger als 40 GeV, dann ist es nicht die dunkle Materie-Teilchen sein" Koushiappas sagte in einer Erklärung.

Die Details der Studie werden im Dez. 1 Ausgabe der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

Wirft Zweifel auf bisherigen Erkenntnissen

Die Ergebnisse in Frage neueste Erkenntnisse aus unterirdischen Experimente zu werfen, die den potenziellen Nachweis von dunkler Materie gemeldet, sagten die Forscher.

Diese Experimente behauptet dunkle-Materie-Teilchen mit einer Masse von 7 bis 12 gefunden zu haben GeV, die deutlich weniger als die Grenze durch die neue Studie bestimmt ist. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

Dunkler Materie ist unsichtbar, und Wissenschaftler haben lange versucht vergeblich, die mysteriöse Partikel direkt zu erkennen. Aber da dunkler Materie Masse besitzt, wird seine Präsenz abgeleitet, basierend auf die Anziehungskraft, die sie zu regelmäßigen Thema ausübt.

Aber es ist komplizierter als das. In den 1920er Jahren Astronom Edwin Hubble entdeckte, dass das Universum nicht statisch ist, sondern wird erweitert. Mehr als 70 Jahren fand spätere, Beobachtungen aus dem Hubble Space Telescope, die für die Astronomen benannt wurde, dass das Universum in einem viel schnelleren Tempo expandiert als es früher war.

Kosmologen halte eine geheimnisvolle Kraft namens dunklen Energie hinter dieser rätselhaften Beschleunigung. Wie dunkle Materie, dunkler Energie nicht direkt erkannt, aber es wird angenommen, dass die Kraft zieht den Kosmos auseinander in immer größeren Geschwindigkeiten.

"Wenn aus Gründen der Argumentation, ein Teilchen der dunklen Materie Masse des beträgt weniger als 40 GeV, die Menge der dunklen Materie im Universum heute wäre so viel, dass das Universum mit der beschleunigten Rate erweitert werden würde, wir beobachten, es bedeutet", sagte Koushiappas.

Unsere komplizierten Universum

Dunkler Energie wird gedacht, um 73 Prozent der gesamten Masse und Energie im Universum ausmachen. Dunkle Materie entfallen 23 Prozent, die nur 4 Prozent des Universums lässt bestehend aus der normalen Materie, die gesehen werden kann, wie Sterne, Planeten, Galaxien und Menschen.

Aber da weder dunkle Materie noch dunkle Energie direkt erkannt wurde, bleiben sie unbewiesen Konzepte.

In mindestens einer Hinsicht dunkler Materie wird gedacht, um Verhalten sich wie normale Materie: Wenn ein Teilchen der dunklen Materie den passenden Antimaterie-Partner trifft, sollten sie einander zerstören. Antimaterie ist ein Geschwister zu normaler Materie; ein Partner-Teilchen Antimaterie wird gedacht, um für jedes Materieteilchen, bei gleicher Masse aber entgegengesetzte Ladung vorhanden sein.

Wissenschaftler vermuten, dass dunkler Materie aus Teilchen Weicheier ("schwach Interaktion massive Teilchen") genannt. Wenn ein WIMP und seine Anti-Teilchen kollidieren, sollte sie vernichten einander.

Um die Masse der dunklen Materie zu untersuchen, umgekehrt Koushiappas und Geringer Sameth im Wesentlichen den Prozess der Vernichtung. Die Forscher beobachteten sieben Zwerggalaxien, die gedacht werden, um voll von dunkler Materie sein, weil die Bewegung der Sterne in ihnen voll und ganz mit ihrer Masse allein erklärt werden kann.

Da diese Zwerggalaxien auch viel weniger Wasserstoffgas und andere regelmäßige Materie enthalten, helfen sie ein klareres Bild der dunklen Materie und deren Auswirkungen zu malen Koushiappas sagte.

Die Physiker arbeitete rückwärts mit Daten aus den letzten drei Jahren, die durch das Fermi-Teleskop gesammelt wurden, die das Universum in hochenergetischen Gammastrahlen-Licht beobachtet. Durch die Messung der Anzahl der leichten Teilchen, sogenannte Photonen in den Galaxien, die Wissenschaftler errechnet nach hinten werden um ableiten, wie oft Teilchen Quarks genannt hergestellt, sind die Produkte der WIMP-Anti-WIMP Vernichtung Reaktion.

Dies ermöglichte die Physiker, Grenzwerte für die Masse der Teilchen der dunklen Materie und die Rate, an der sie vernichten, zu etablieren.

"Dies ist eine sehr aufregende Zeit in der dunklen Materie Suche, weil viele experimentelle Werkzeuge endlich zu langjährigen Theorien aufholen darüber, was dunkler Materie eigentlich ist" sagte Geringer Sameth in einer Erklärung. "Wir fangen wirklich diese Theorien auf die Probe gestellt."

Dieser Geschichte wurde zur Verfügung gestellt von SPACE.com, eine Schwester Website zu LiveScience. Folgen Sie SPACE.com für die neuesten Weltraumwissenschaft und Exploration News auf Twitter @Spacedotcom und auf Facebook .