Новое измерение в поисках темной материи

Новоеизмерениевпоискахтемнойматерии
dark matter
Кредит: CC0 Public Domain

Как следует из названия, темная материя – материал, из которого около 530% массы Вселенной – не испускает свет, ускользающий от легкого обнаружения. Его свойства тоже остаются неясными.

Теперь физик-теоретик из Калифорнийского университета в Риверсайде и его коллеги опубликовали в Journal of High Energy Physics , который показывает, как теории, утверждающие существование нового типа может помочь объяснить свойства темной материи.

«Мы живем в океане темной материи, но знаем очень мало о том, что это могло быть “, – сказал Флип Танедо, доцент кафедры физики и астрономии и старший автор статьи. «Это одно из самых неприятных неизвестных в природе. Мы знаем, что оно существует, но не знаем, как его искать и почему оно не обнаружилось там, где мы этого ожидали»

Физики использовали телескопы, гигантские подземные эксперименты и коллайдеры, чтобы узнать больше о темной материи в последнее время 85 лет, хотя никаких положительных доказательств не было. Однако отрицательные свидетельства заставили физиков-теоретиков, таких как Танедо, более творчески подумать о том, чем может быть темная материя.

Новое исследование, которое предполагает существование дополнительного измерения в пространстве-времени для поиска темной материи, является частью продолжающейся исследовательской программы в Калифорнийском университете в Риверсайде под руководством Танедо. Согласно этой теории, некоторые частицы темной материи не ведут себя как частицы. Фактически, невидимые частицы взаимодействуют с еще более невидимыми частицами таким образом, что последние перестают вести себя как частицы.

«Цель моей исследовательской программы на последние два года – расширить идею« разговора »темной материи с темными силами», – сказал Танедо. «За последнее десятилетие физики пришли к пониманию того, что в дополнение к темной материи, скрытые темные силы могут управлять взаимодействиями темной материи. Они могут полностью переписать правила того, как следует искать темную материю».

Если две частицы темной материи притягиваются или отталкиваются друг от друга, то действуют темные силы. Танедо объяснил, что темные силы математически описываются теорией с и выглядят как континуум частиц, которые могут решать головоломки, наблюдаемые в маленьких галактиках.

«Наша текущая исследовательская программа в UCR – это дальнейшее обобщение предложения о темных силах », – сказал он. «Наша наблюдаемая Вселенная имеет три измерения пространства. Мы предполагаем, что может быть четвертое измерение, о котором знают только темные силы. Дополнительное измерение может объяснить, почему темная материя так хорошо скрывается от наших попыток изучить ее в лаборатории».

Танедо объяснил, что, хотя дополнительные измерения могут показаться экзотической идеей, на самом деле они представляют собой математический трюк для описания «конформного теории поля »- обычные трехмерные теории, обладающие высокой квантовой механикой. Эти типы теорий богаты математикой, но не содержат обычных частиц и поэтому обычно не считаются подходящими для описания природы. Математическая эквивалентность этих сложных трехмерных теорий и более понятной теории дополнительных измерений известна как голографический принцип. ) «Поскольку эти конформные теории поля были одновременно сложными и необычными, на самом деле они не применялись систематически к темной материи», – добавил Танедо. «Вместо того, чтобы использовать этот язык, мы работаем с голографической теорией дополнительных измерений».

A new dimension in the quest to understand dark matter
Флип Танедо (слева), Сильвен Фише (в центре) и Хай-Бо Ю. Предоставлено: Флип Танедо, Калифорнийский университет в Риверсайде.