2023 Forfatter: Kaylee MacAlister | [email protected]. Sidst ændret: 2023-05-21 07:59
Amerikanske fysikere har teoretisk underbygget muligheden for eksistensen af en særlig type kræfter, der forklarer det mørke stofs egenskab for at undslippe observation. For at beskrive dem anvendte forfatterne en matematisk tilgang baseret på princippet om yderligere dimensioner. Forskningsresultaterne er offentliggjort i Journal of High Energy Physics.
Forskere vurderer, at mørkt stof tegner sig for omkring 85 procent af det materielle univers. Men i modsætning til almindeligt stof kan mørkt stof ikke påvises, eller dets egenskaber kan gå tabt, da det ikke absorberer, reflekterer eller udsender lys.
Fysikere fra University of California at Riverside har antydet, at der er en ekstra dimension i rumtid, hvor mørkt stof skal søges. Denne hypotese er en variant af teorien om selvinteragerende mørkt stof (SIDM - Selvinteragerende mørkt stof) - ifølge det interagerer praktisk talt usynlige partikler med hinanden gennem en ukendt mørk kraft, hvilket resulterer i, at de holder op med at opføre sig som partikler og bliver helt usynlige.
"Vi lever i et hav af mørkt stof, men vi ved meget lidt om, hvad det kan være. Vi ved, at det eksisterer, men vi ved ikke, hvordan vi skal lede efter det, og vi kan ikke forklare, hvorfor vi ikke fandt det, hvor vi forventet det "I løbet af det sidste årti er fysikere kommet til at forstå, at interaktioner mellem mørkt stof kan styres af skjulte mørke kræfter. De kan fuldstændig omskrive reglerne for, hvordan man skal se efter mørkt stof."
Forfatterne beviste, at virkningen af mørke kræfter, på grund af hvilke partikler gensidigt tiltrækkes eller frastødes, kan beskrives ved hjælp af den matematiske teori om ekstra dimensioner.
"Det observerbare univers har tre dimensioner. Vi spekulerer i, at der kan være en fjerde dimension, som kun mørke kræfter" kender ". En yderligere dimension kan forklare, hvorfor mørkt stof er så godt skjult for vores forsøg på at studere det i laboratoriet," siger videnskabsmanden.
Forskerne bemærker, at selvom ekstra dimensioner kan virke som en eksotisk idé, er det faktisk et velkendt matematisk trick til at beskrive tredimensionelle kvantemekaniske felter, der ikke indeholder almindelige partikler. I matematik kaldes det det holografiske princip. Det menes, at det ikke er egnet til at beskrive naturlige systemer.
Almindelige kræfter er beskrevet af en type partikel med en fast masse. Det centrale træk ved teorien foreslået af forfatterne er, at partikler af mørkt stof beskrives som et kontinuum - et uendeligt antal med forskellige masser.
Ifølge forfatterne var tidligere modeller af mørkt stof baseret på teorier, der efterligner synlige partiklers adfærd. Men i den virkelige verden er der ingen analoger til mørke kræfter, og virkeligt stof interagerer muligvis ikke med dem.
Forskerne kalder deres model en "kontinuum" version af teorien om selvinteragerende mørkt stof. I modsætning til den klassiske version beskriver den interaktionen mellem ikke identiske partikler, men deres kontinuum.
"Vores model går videre og forenkler forklaringen på mørkt stofs kosmiske oprindelse end modellen for selvinteragerende mørkt stof. Dette er et mere realistisk billede for mørk kraft," konkluderede Tanedo.