Dark Matter Hurricane Memberikan Peluang Lebih Baik untuk Mengidentifikasi Partikel Axion

Ke atas, kita dalam badai yang tidak bisa kita lihat. Kekuatan gaibnya yang tak terlihat berasal dari fakta bahwa ia terbuat dari materi gelap.

Dan fisikawan astropartikel menemukan penggunaan yang sangat baik untuk badai ruang angkasa tak kasat mata ini: memecahkan misteri apa yang membentuk substansi misterius. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan 7 November di jurnal Ulasan Fisika D, para peneliti dari Universidad de Zaragoza, King's College London, dan Institut Astronomi Inggris memprediksi kemungkinan yang lebih tinggi untuk mengidentifikasi materi gelap dengan menggunakan data satelit terperinci tentang pergerakan bintang-bintang.

Pengingat bahwa Kemanusiaan Adalah Penurunan dalam Semesta Semesta

Total keseluruhan massa normal yang diamati oleh manusia - kucing Anda, matahari, polong pasang surut - membentuk kurang dari lima persen dari alam semesta. Sekitar 68 persen adalah energi gelap, dan 27 persen terakhir adalah materi gelap. Hanya ruang gelap yang terbuat dari siapa-tahu-apa, berpotensi mendorong percepatan ekspansi alam semesta. Dari teori saat ini, para ilmuwan lebih memilih Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) atau axion sebagai partikel misteri.

Kami pada dasarnya berenang di dalam benda-benda, yang oleh para ilmuwan seperti Ciaran A. J. O'Hare, Ph.D., seorang postdoc fisika teoretis di University of Zaragoza dan penulis pertama studi tersebut, menyebutnya "angin materi gelap."

“Alasan kami menggunakan frasa ini adalah karena kami tertanam di dalam halo materi gelap dan kami berputar di cakram galaksi (roda bintang dan gas yang berputar) ini, tetapi lingkarannya sangat berbeda,” O’Hare memberi tahu Terbalik. "Tidak ada piringan materi gelap, tidak ada rotasi pilihan, hanya berdengung di sekitar arah acak."

Pada dasarnya, kita mungkin tidak tahu apa partikelnya, tetapi karena kita tahu arah yang kita putar, para ilmuwan seperti O'Hare dapat menentukan dari mana materi gelap seharusnya berasal, dari mana aliran bintang - sisa-sisa galaksi kerdil yang membentang melintasi langit - masuk.

“Streaming benar-benar merupakan prediksi umum tentang bagaimana kita memahami galaksi terbentuk,” kata O'Hare. Sebagian besar aliran kecil dan kecil, tetapi banyak data kaya yang dikumpulkan oleh satelit Gaia dari Badan Antariksa Eropa tentang jarak dan kecepatan lebih dari satu miliar bintang memberi para peneliti rincian yang diperlukan untuk mengidentifikasi aliran yang sulit dilihat dengan mata manusia. Plus, para ilmuwan tahu galaksi kerdil ini tetap datang dengan materi gelap.

Aliran S1, teridentifikasi berkat Gaia, menyerbu jalan kami sebagai badai karena dua alasan.

“Hal luar biasa yang kami temukan tentang S1 adalah bahwa kami tidak hanya duduk di dalam, tetapi arah yang kami tuju adalah sebaliknya, kami bergerak ke hulu,” jelas O'Hare. "Dalam pengujian untuk itu, setelah kita melihat materi gelap, jika aliran S1 ada di sana, kita dapat lebih yakin bahwa sinyal yang kita lihat adalah materi gelap karena kita dapat mengaitkannya dengan objek ini yang dapat kita lihat di ruang angkasa."

Bagaimana Kami Mendeteksi Materi Gelap?

Terlepas dari kenyataan bahwa materi gelap menampar galaksi kita di wajah, deteksi membuktikan tantangan. Eksperimen biasanya membuat tabrakan dan mengukur energi, cahaya, atau hamburan panas. Eksperimen sebelumnya yang menargetkan WIMPs melihat penghamburan berskala nanometer, dan jendela energi yang dapat dideteksi tetap sempit. Untuk bukti aliran yang lebih jelas, kelompok ini memilih untuk mencari partikel hipotetis yang berbeda, aksial, di bawah kondisi eksperimental yang memungkinkan mereka untuk mencari penyebaran skala milimeter (masih kecil, tetapi dapat terdeteksi) dengan peluang keberhasilan yang jauh lebih tinggi.

Eksperimen saat ini sedang mencoba naik level dalam dua arah, menurut O'Hare. Beberapa peneliti membuat percobaan sebesar mungkin, untuk memberikan partikel lebih banyak untuk berinteraksi. Di sisi lain, secara eksponensial lebih banyak peristiwa energi untuk materi gelap terjadi pada tingkat energi yang lebih rendah, yang memerlukan pembacaan sinyal yang lebih kecil dan lebih kecil.

Meskipun ada tantangan, aliran S1 ada di persimpangan yang menjanjikan. "Hal utama yang saya sukai dari aliran S1 adalah pada dasarnya memberi kita hal lain untuk dicari," kata O'Hare. "Ini adalah antarmuka astronomi dan fisika partikel. Itulah yang dapat disampaikan oleh astronomi tentang fisika partikel, dan apa yang fisika fisika dapat beri tahu astronomi."