Nieuwe theorie voor de oorsprong van donkere materie

Een recente studie van de Universiteit van Melbourne stelt een nieuwe theorie voor voor de oorsprong van donkere materie, die experimentalisten in Australië en in het buitenland helpt bij het zoeken naar de mysterieuze nieuwe materie.

Het werk is gepubliceerd in Physical Review Letters en beschrijft hoe uitdijende bellen in het vroege universum de sleutel kunnen zijn om donkere materie te begrijpen.

“Ons voorgestelde mechanisme suggereert dat de overvloed aan donkere materie bepaald kan zijn in een kosmologische faseovergang”, zegt Dr. Michael Baker, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Melbourne en een van de auteurs.

“Deze faseovergangen zullen naar verwachting hebben plaatsgevonden in het vroege heelal en kunnen vergelijkbaar zijn met gasbellen die ontstaan in kokend water. We laten zien dat het normaal is om te verwachten dat donkere materiedeeltjes het erg moeilijk vinden om deze bellen binnen te dringen, wat een nieuwe verklaring geeft voor de hoeveelheid donkere materie die in het universum wordt waargenomen. “

Hoewel delen van het werk met de hand werden voltooid, mogelijk gemaakt door een reeks vereenvoudigde benaderingen, werden de resultaten van het onderzoek gevalideerd door geavanceerde rekenkundige berekeningen.
Krediet: Michael Baker

Hoewel er in veel experimenten is gezocht naar donkere materie van deeltjes, is er nog geen enkele succesvol geweest. Bij de meeste experimenten is primair gezocht naar Weakly Interacting Massive Particles, dat al decennia lang de favoriete kandidaat voor donkere materie is. Deze experimenten hebben echter nog niets gezien, wat theoretici echt motiveert om buiten de gebaande paden te denken.

“We weten dat er donkere materie is, maar we weten niet veel anders”, zei dr. Baker. “Als het een nieuw deeltje is, is de kans groot dat we het ook daadwerkelijk in een laboratorium kunnen detecteren. We zouden dan zijn eigenschappen, zoals zijn massa en interacties, kunnen vastleggen en iets nieuws en diepgaands leren over het universum. “

Het onderzoek, dat werd uitgevoerd in samenwerking met assistent-professor Andrew Long van Rice University, Texas, en professor Joachim Kopp van CERN en de Universiteit van Mainz, wijst de weg voor nieuwe experimentele strategieën voor het zoeken naar donkere materie.

Een opwindend aspect van het idee is dat het werkt voor donkere materiedeeltjes die veel zwaarder zijn dan de meeste andere kandidaten, zoals de beroemde ‘Weakly Interacting Massive Particles’, waarop de meeste experimentele zoekopdrachten in het verleden waren gericht,” zei professor Kopp . “Ons werk motiveert daarom de uitbreiding van het zoeken naar donkere materie naar zwaardere massa’s.”

De bevindingen kunnen vooral belangrijk zijn voor de toekomst van experimenteel zoeken naar donkere materie in Australië.

Het Stawell Underground Physics Laboratory, dat momenteel in aanbouw is in het regionale Victoria, een kilometer onder de grond in een niet meer gebruikte goudmijn, zal het eerste ondergrondse laboratorium voor deeltjesfysica op het zuidelijk halfrond zijn, en zal in de loop der jaren verschillende experimenten met donkere materie huisvesten. komen.

Nieuwe theoretische voorstellen zullen helpen bij het aansturen van ontwerpexperimenten die het breedste scala aan kandidaten voor donkere materie kunnen testen, waardoor wetenschappers de beste kans krijgen om het mysterie van donkere materie te ontdekken.

Gepubliceerd: Scitechdaily

Referentie: “Filtered Dark Matter at a First Order Phase Transition” door Michael J. Baker, Joachim Kopp en Andrew J. Long, 9 oktober 2020, Physical Review Letters .

Geef een reactie