Το πείραμα XENON1T θα μπορούσε να έχει εντοπίσει σκοτεινή ενέργεια

Η σκοτεινή ενέργεια, η μυστηριώδης δύναμη που προκαλεί την επιτάχυνση του σύμπαντος, μπορεί να ήταν υπεύθυνη για τα απροσδόκητα αποτελέσματα του πειράματος XENON1T, βαθιά κάτω από τα Απέννινα βουνά στην Ιταλία.

Μια νέα μελέτη, που πραγματοποιήθηκε από ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Φυσική εξέταση Δυποδηλώνει ότι ορισμένα ανεξήγητα αποτελέσματα από το πείραμα XENON1T στην Ιταλία μπορεί να προκλήθηκαν από σκοτεινή ενέργεια και όχι από τη σκοτεινή ύλη που σχεδιάστηκε να εντοπίσει το πείραμα.

«Surprisingταν εκπληκτικό το γεγονός ότι αυτή η περίσσεια θα μπορούσε κατ ‘αρχήν να προκληθεί από σκοτεινή ενέργεια και όχι από σκοτεινή ύλη. Όταν τα πράγματα ταιριάζουν έτσι, είναι πραγματικά ξεχωριστό. – Sunny Vagnozzi

Κατασκεύασαν ένα φυσικό μοντέλο για να εξηγήσουν τα ευρήματα, τα οποία μπορεί να προέρχονται από σωματίδια σκοτεινής ενέργειας που παράγονται σε μια περιοχή του Sunλιου με ισχυρά μαγνητικά πεδία, αν και χρειάζονται μελλοντικά πειράματα για να επιβεβαιωθεί αυτή η εξήγηση. Οι ερευνητές λένε ότι η μελέτη τους θα μπορούσε να είναι ένα σημαντικό βήμα προς την άμεση ανίχνευση της σκοτεινής ενέργειας.

Όλα όσα μπορούν να δουν τα μάτια μας στον ουρανό και στον καθημερινό μας κόσμο – από μικροσκοπικά φεγγάρια έως τεράστιους γαλαξίες, μυρμήγκια έως μπλε φάλαινες – είναι λιγότερο από το πέντε τοις εκατό του σύμπαντος. Τα υπόλοιπα είναι σκοτεινά. Περίπου το 27% είναι σκοτεινή ύλη – η αόρατη δύναμη που συγκρατεί τους γαλαξίες και τον κοσμικό ιστό μαζί – ενώ το 68% είναι σκοτεινή ενέργεια, η οποία προκαλεί την επέκταση του σύμπαντος με επιταχυνόμενο ρυθμό.

“Αν και τα δύο συστατικά είναι αόρατα, γνωρίζουμε πολλά περισσότερα για τη σκοτεινή ύλη, αφού η ύπαρξή της προτάθηκε ήδη από τη δεκαετία του 1920, ενώ η σκοτεινή ενέργεια δεν ανακαλύφθηκε μέχρι το 1998”, δήλωσε ο Δρ Sunny Vagnozzi του Ινστιτούτου Κοσμολογίας Kavli στο Cambridge, ο πρώτος συγγραφέας του άρθρου. “Πειράματα μεγάλης κλίμακας όπως το XENON1T έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύουν άμεσα τη σκοτεινή ύλη, αναζητώντας σημάδια σκοτεινής ύλης που” χτυπούν “τη συνηθισμένη ύλη, αλλά η σκοτεινή ενέργεια είναι ακόμη πιο άπιαστη.”

READ  Ενδέχεται να επηρεαστούν το GPS, το Διαδίκτυο και οι δορυφόροι - Technology News, Firstpost

Για να ανιχνεύσουν τη σκοτεινή ενέργεια, οι επιστήμονες συνήθως αναζητούν βαρυτικές αλληλεπιδράσεις: τον τρόπο που η βαρύτητα κινεί τα αντικείμενα. Και σε μεγαλύτερες κλίμακες, η βαρυτική επίδραση της σκοτεινής ενέργειας είναι αποκρουστική, απομακρύνοντας τα πράγματα και επιταχύνοντας την επέκταση του Σύμπαντος.

Πριν από περίπου ένα χρόνο, το πείραμα XENON1T ανέφερε ένα απροσδόκητο ή υπερβολικό σήμα, πέρα ​​από τον αναμενόμενο θόρυβο στο παρασκήνιο. “Αυτοί οι τύποι υπερβολών είναι συχνά ρευστοί, αλλά κάθε τόσο μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε θεμελιώδεις ανακαλύψεις”, δήλωσε ο Δρ Luca Visinelli, ερευνητής στα Εθνικά Εργαστήρια Frascati στην Ιταλία, συν-συγγραφέας της μελέτης. “Εξερευνήσαμε ένα μοντέλο στο οποίο αυτό το σήμα θα μπορούσε να αποδοθεί σε σκοτεινή ενέργεια, παρά στη σκοτεινή ύλη που αρχικά σχεδιάστηκε για να ανιχνεύσει το πείραμα.”

Εκείνη την εποχή, η πιο δημοφιλής εξήγηση για την περίσσεια ήταν τα αξόνια – υποθετικά εξαιρετικά ελαφριά σωματίδια – που παράγονται στον Sunλιο. Ωστόσο, αυτή η εξήγηση δεν ανταποκρίνεται στις παρατηρήσεις, καθώς η ποσότητα αξόνων που θα ήταν απαραίτητη για την εξήγηση του σήματος XENON1T θα τροποποιούσε δραστικά την εξέλιξη των άστρων πολύ βαρύτερων από τον Sunλιο, σε αντίθεση με αυτά που παρατηρούμε.

Είμαστε πολύ μακριά από την πλήρη κατανόηση του τι είναι σκοτεινή ενέργεια, αλλά τα περισσότερα φυσικά μοντέλα σκοτεινής ενέργειας θα οδηγούσαν στην ύπαρξη μιας επονομαζόμενης πέμπτης δύναμης. Υπάρχουν τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στο σύμπαν και οτιδήποτε δεν μπορεί να εξηγηθεί με μία από αυτές τις δυνάμεις αναφέρεται μερικές φορές ως αποτέλεσμα μιας άγνωστης πέμπτης δύναμης.

Ωστόσο, γνωρίζουμε ότι η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν λειτουργεί εξαιρετικά καλά στο τοπικό σύμπαν. Επομένως, κάθε πέμπτη δύναμη που σχετίζεται με τη σκοτεινή ενέργεια είναι ανεπιθύμητη και πρέπει να “κρυφτεί” ή “καλυφθεί” όταν πρόκειται για μικρές κλίμακες και μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε μεγαλύτερες κλίμακες όπου η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν δεν εξηγεί την επιτάχυνση του Σύμπαντος. Για να καλύψουν την πέμπτη δύναμη, πολλά μοντέλα σκοτεινής ενέργειας είναι εξοπλισμένα με τους λεγόμενους μηχανισμούς φιλτραρίσματος, που καλύπτουν δυναμικά την πέμπτη δύναμη.

READ  Οι ειδικοί του ολογράμματος μπορούν τώρα να δημιουργήσουν πραγματικές εικόνες που κινούνται στον αέρα, όπως ένας "τρισδιάστατος εκτυπωτής για φως"

Ο Vagnozzi και οι συν-συγγραφείς του κατασκεύασαν ένα φυσικό μοντέλο, το οποίο χρησιμοποίησε έναν τύπο μηχανισμού φιλτραρίσματος γνωστό ως φιλτράρισμα χαμαιλέοντα, για να δείξει ότι τα σωματίδια σκοτεινής ενέργειας που παράγονται στα ισχυρά μαγνητικά πεδία του Sunλιου θα μπορούσαν να εξηγήσουν την περίσσεια του XENON1T.

“Ο έλεγχος του χαμαιλέοντα σταματά την παραγωγή σωματιδίων σκοτεινής ενέργειας σε πολύ πυκνά αντικείμενα, αποφεύγοντας τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι ηλιακοί άξονες”, δήλωσε ο Vagnozzi. “Μας επιτρέπει επίσης να αποσυνδέσουμε ό, τι συμβαίνει στο πολύ πυκνό τοπικό Σύμπαν από αυτό που συμβαίνει σε μεγαλύτερες κλίμακες, όπου η πυκνότητα είναι εξαιρετικά χαμηλή”.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το μοντέλο τους για να δείξουν τι θα συνέβαινε στον ανιχνευτή εάν η σκοτεινή ενέργεια παράγεται σε μια συγκεκριμένη περιοχή του Sunλιου, που ονομάζεται ταχοκλίνη, όπου τα μαγνητικά πεδία είναι ιδιαίτερα ισχυρά.

“Reallyταν πραγματικά εκπληκτικό το γεγονός ότι αυτή η περίσσεια θα μπορούσε κατ ‘αρχήν να προκληθεί από σκοτεινή ενέργεια και όχι από σκοτεινή ύλη”, δήλωσε ο Vagnozzi. «Όταν τα πράγματα ταιριάζουν έτσι, είναι πραγματικά ξεχωριστό».

Οι υπολογισμοί τους υποδηλώνουν ότι πειράματα όπως το XENON1T, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης, θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό σκοτεινής ενέργειας. Ωστόσο, η αρχική υπέρβαση δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί πειστικά. “Πρώτα πρέπει να γνωρίζουμε ότι δεν ήταν απλώς ένα τυχαίο”, είπε ο Visinelli. “Αν το XENON1T έβλεπε πραγματικά κάτι, θα περίμενες να δεις ξανά παρόμοια υπέρβαση σε μελλοντικά πειράματα, αλλά αυτή τη φορά με πολύ ισχυρότερο σήμα.”

Εάν το πλεόνασμα ήταν αποτέλεσμα σκοτεινής ενέργειας, οι επικείμενες αναβαθμίσεις στο πείραμα XENON1T, καθώς και πειράματα που επιδιώκουν παρόμοιους στόχους, όπως το LUX-Zeplin και το PandaX-xT, σημαίνει ότι μπορεί να είναι εφικτό. Το

READ  Η Γη περιστρέφεται πιο γρήγορα από ποτέ: στο δρόμο για πρώτη φορά ...

Αναφορά: «Άμεση ανίχνευση της σκοτεινής ενέργειας: η περίσσεια του XENON1T και οι μελλοντικές προοπτικές» από τους Sunny Vagnozzi, Luca Visinelli, Philippe Brax, Anne-Christine Davis και Jeremy Sakstein, 15 Σεπτεμβρίου 2021, Φυσική εξέταση ΔΤο
DOI: 10.1103 / PhysRevD.104.063023

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *