Rusijos mokslų akademijos Branduolinių tyrimų instituto mokslininkai suformulavo naują fizikinį modelį, kuris leidžia sukurti neutrinų tyrimams reikalingą tamsiosios medžiagos kiekį. Šis darbas buvo vykdomas įgyvendinant projektą, remiamą Rusijos mokslo fondo paramos, o jo rezultatai buvo paskelbti žurnale „Cosmology and Astroparticle Physics“(JCAP) ir pristatyti 6-ojoje tarptautinėje naujų fizikos sienų konferencijoje.
Tamsioji materija sudaro 25% visos Visatos materijos, ji neišskiria elektromagnetinės spinduliuotės ir tiesiogiai su ja nesikiša. Nieko nežinoma apie tamsiosios medžiagos prigimtį, išskyrus tai, kad ji gali susikaupti - susikaupti. Tamsiosios medžiagos aprašymui astrofizikai praplečia standartinį dalelių fizikos modelį - nusistovėjusią teorinės fizikos teoriją, apibūdinančią elektromagnetinę, silpnąją ir stipriąją sąveikas. Šiandien mokslininkai padarė išvadą, kad šis modelis nevisiškai apibūdina tikrovę, nes jame neatsižvelgiama į neutrinų virpesius - skirtingų tipų neutrinų virsmą vienas į kitą.
- „Salik.biz“
Neutrinai yra pagrindinės dalelės, kurios neturi elektros krūvio (neutralios). Neutrinai dalyvauja tik silpnoje ir gravitacinėje sąveikoje, nes jų sąveikos su bet kuo intensyvumas yra labai mažas. Neutrinai yra „kairieji“ir „dešinieji“. Sterilūs neutrinai yra vadinami „teisingais“, jie, skirtingai nei kiti, nėra standartiniame modelyje ir nesąveikauja su dalelėmis - pagrindinės gamtos sąveikos nešikliais (matuoklių bozonai). Šiuo atveju sterilūs neutrinai yra maišomi su aktyviaisiais neutriniais, kurie yra „kairiosios rankos“dalelės ir yra standartiniame modelyje. Aktyvieji neutrinai apima visų tipų neutrinus, išskyrus sterilius.
Neutrino detektorius, vaizdas iš vidaus / Roy Kaltschmidt, Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija
Mokslininkai ištyrė rentgeno spindulių spektrinę liniją, neseniai aptiktą daugelio galaktikų klasterių radiacijoje. Ši linija atitinka fotonus, kurių energija yra 3,55 keV. Paprastai tai reikštų, kad šie atomai skleidžia šiuos fotonus dėl elektronų perėjimo iš vieno lygio į kitą, tačiau medžiagų, turinčių skirtumą tarp 3,55 keV, gamtoje nėra. Mokslininkai pasiūlė, kad ši rentgeno linija gali atsirasti dėl sterilo neutrino irimo į fotoną ir aktyvųjį neutriną. Taigi autoriai nustatė, kad sterilo neutrino masė buvo maždaug 7,1 keV. Palyginimui, protono masė yra 938 272 keV.
Įdiegimas & quot; Troitsk Nu-Mass & quot; Branduolinių tyrimų institutas RAS
Sterilius neutrinus galima aptikti antžeminėse laboratorijose, tokiose kaip Troitsk Nu-Mass ir KATRIN. Šie įrenginiai skirti sterilių neutrinų paieškai naudojant tričio („sunkaus“vandenilio 3H izotopo) radioaktyvųjį skilimą. „Troitsk Nu-Mass“gamykloje, esančioje Troitsko mieste, Maskvos srityje, buvo gauti griežčiausi sumaišymo kvadratu kampo apribojimai. Maišymo kampas yra be matmens dydis, apibūdinantis neutrino perėjimo iš vienos būsenos į kitą amplitudę. Išmatuotas dydis yra šio kampo kvadratas, nes jis nustato perėjimo tikimybę vienu sąveikos aktu.
„Šiame dokumente siūlomas modelis, kurio virpesiai, tai yra, sterilių neutrinų gimimas, prasideda ne ankstyvuoju Visatos evoliucijos etapu, bet daug vėliau. Tai lemia, kad gaminama mažiau sterilių neutrinų, o tai reiškia, kad maišymo kampas gali būti didesnis. Tai pasiekiama keičiant paslėptąjį sektorių. Paslėptą modelio sektorių sudaro sterilūs neutrinai ir skaliarinis laukas. Skaliarinis laukas yra atsakingas už kokybinius sektoriaus struktūros pokyčius (fazių perėjimą). Sterilus neutrinų susidarymas yra įmanomas tik po šios fazės perėjimo. Todėl mūsų modelyje gimsta mažiau sterilių neutrinų, kurie leidžia mums pagaminti reikiamą tamsiosios medžiagos kiekį iš sterilių neutrinų, kurių masė yra maždaug kiloelektronvoltų masė, o didelis maišymo kampo kvadratas yra iki 10-3 “, - teigė vienas iš straipsnio autorių Antonas Chudaykinas. Rusijos mokslų akademijos Branduolinių tyrimų instituto mokslo padėjėjas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kaip pažymi mokslininkai, kosmologijos požiūriu domina pati galimybė iš tam tikros masės neutrinų pagaminti reikiamą kiekį tamsiosios medžiagos.
Vėžio žvaigždynas iš „Subaru“teleskopo. Kontūrinės linijos rodo tamsiosios medžiagos pasiskirstymą / Nacionalinė Japonijos astronomijos observatorija ir „Hyper Suprime-Cam“projektas
Faktas yra tas, kad anksčiau šalta tamsi medžiaga, visiškai sudaryta iš sunkių ir neaktyvių dalelių, kurios jokiu būdu netrukdo formuotis nykštukinėms galaktikoms, gerai aprašė visą eksperimentinių duomenų rinkinį. Patobulinus eksperimentą paaiškėjo, kad iš tikrųjų tokių galaktikų yra mažiau, nei tikėtasi. Tai reiškia, kad tamsiosios medžiagos, greičiausiai, nėra visos šaltos, jos sudėtyje yra šiltos tamsiosios medžiagos, susidedančios iš greitesnių ir lengvesnių dalelių, priemaišų. Pasirodo, teorija ir tyrimų rezultatai skyrėsi, ir mokslininkams reikėjo paaiškinti, kodėl taip atsitiko. Jie padarė išvadą, kad tamsiojoje medžiagoje yra nedidelė dalis šviesių sterilių neutrinų, o tai paaiškina nykštukinių palydovinių galaktikų trūkumą.
Maišymo kampo kvadrato parametrų erdvės apribojimai - `'sterilo neutrino masė' ' siūlomame modelyje (spalva parodo sterilių neutrinų dalį bendrame tamsiosios medžiagos energijos tankyje) ir iš tiesioginių paieškų (žalios linijos). / Antonas Chudaykinas
Tačiau šviesūs sterilūs neutrinai negali sudaryti visos tamsiosios medžiagos. Naujausi šios srities tyrimai sako, kad šviesos komponento dalis bendroje tamsiosios medžiagos tankyje šiandien neturėtų viršyti 35%.
„Teigiamas signalas, gautas ateityje iš bet kurio iš šių įrenginių, gali būti argumentas siūlomo modelio naudai, o tai leis kokybiškai suprasti visatos tamsiosios medžiagos dalelių prigimtį“, - padarė išvadą mokslininkas.
Darbas buvo atliktas bendradarbiaujant su Maskvos fizikos ir technologijos instituto ir Mančesterio universiteto (Didžioji Britanija) mokslininkais.