Детектор за тъмна материя случайно може да е регистрирал първата находка на тъмна енергия

Детектор за тъмна материя, построен в Италия, регистрира 53 неочаквани сигнала - вероятно първата следа от тъмна енергия

Ваня Милева Последна промяна на 27 февруари 2025 в 00:00 15129 0

Детектор за тъмна материя може да е записал първото пряко доказателство за тъмна енергия. Учените предполагат, че сигналът може да бъде причинен от частици, наречени

Кредит DigitiMed
Детектор за тъмна материя може да е записал първото пряко доказателство за тъмна енергия. Учените предполагат, че сигналът може да бъде причинен от частици, наречени "хамелеон", възможен носител на тъмната енергия, въведена като причина за ускоряване на разширяването на Вселената.

Детектор за тъмна материя може да е записал първото пряко доказателство за тъмна енергия. Учените предполагат, че сигналът може да бъде причинен от частици, наречени "хамелеон", възможен носител на тъмната енергия, въведена като причина за ускоряване на разширяването на Вселената. Експериментът XENON1T открива 53 необясними събития над очаквания фонов шум. По-ранни теории предполагаха, че сигналите са слънчеви аксиони, но новият модел сочи вместо това тъмната енергия. Бъдещи експерименти ще определят дали това е революционно откритие или просто случайност.

При изненадващ обрат на събитията детектор за тъмна материя може случайно да е уловил първото пряко доказателство за тъмна енергия - загадъчната сила, движеща ускоряващото се разширяване на Вселената. Изследователи от Кеймбридж предполагат, че необясним сигнал в експеримента XENON1T може да се дължи на частици "хамелеон", теоретичен компонент на тъмната енергия.

Загадъчният сигнал в XENON1T

Между 2016 и 2018 г. експериментът XENON1T в Италия е имал за цел да открие частици тъмна материя като наблюдава взаимодействията в резервоар, пълен с течен ксенон. Ако частица тъмна материя се сблъска с атом ксенон, реакцията ще освободи светлина и електрони, които могат да бъдат открити. Но когато учените анализират данните, откриват 53 неочаквани събития - много повече от предвидения фонов шум от 232.

Първоначално изследователите подозират, че това са слънчеви аксиони, хипотетични частици, произведени от Слънцето. Допълнителният анализ обаче показва, че ще са необходими нереалистично голям брой аксиони, за да съответства на открития сигнал. Това кара учените от Кеймбридж да проучат едно алтернативно обяснение: тъмна енергия.

Съоръжението XENON1T, вляво е резервоарът за вода, съдържащ самия инструмент, с плакат, показващ какво има вътре – вдясно е триетажната сервизна сграда.Съоръжението XENON1T, вляво е резервоарът за вода, съдържащ самия инструмент, с плакат, показващ какво има вътре – вдясно е триетажната сервизна сграда. Кредит: XENON Collaboration

Частиците хамелеони и аргументите за тъмната енергия

Тъмната енергия е силата, отговорна за ускоряването на разширяването на Вселената, но нейната природа остава неизвестна. Една теория предполага, че може да се пренася от частици "хамелеони", наречени заради способността им да променят свойствата си в зависимост от заобикалящата ги среда. В плътна среда, като Земята, хамелеоните биха имали голяма маса, но слабо влияние. В почти празните простори на космоса те ще имат малка маса, но ще упражняват по-голяма сила. Това би обяснило защо тъмната енергия засяга галактиките, но изглежда липсва локално.

Екипът от Кеймбридж моделира какво би се случило, ако частиците хамелеони се произведат в силно магнитната област на Слънцето, наречена тахоклин. Резултатите съвпадат много със сигналите от XENON1T, което предполага, че детекторът може да е уловил тъмна енергия вместо тъмна материя.

Дъното на камерата XENON1TДъното на камерата XENON1T. Кредит: XENON Collaboration

Констатациите обаче все още не са потвърдени. Учените подчертават, че бъдещите експерименти ще трябва да повторят неидентифицираните събития с по-силен сигнал, за да потвърдят откритието. Ако бъде потвърдено, това случайно откритие може да направи революция в нашето разбиране за тъмната енергия и нейната роля в космоса.

Справка: Direct detection of dark energy: The XENON1T excess and future prospects; Sunny Vagnozzi, Luca Visinelli, Philippe Brax, Anne-Christine Davis and Jeremy Sakstein; Phys. Rev. D 104, 063023 – Published 15 September, 2021; DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.063023 

Източник: Dark matter detector may have accidentally spotted the first detection of dark energy, DigitiMed

Частицата хамелеон

Хамелеонът е хипотетична елементарна частица, която се свързва с материята по-слабо от гравитацията, постулирана като кандидат за тъмна енергия. Поради нелинейно самовзаимодействие, което прави ефективната маса на частицата зависима от нейната среда. Тя има променлива ефективна маса, която е нарастваща функция на плътността на околната енергия - в резултат на това обхватът на силата, медиирана от частицата, се предвижда да бъде много малък в региони с висока плътност (например на Земята, където е по-малко от 1 мм, но много по-голям в междугалактически региони с ниска плътност - с обхват до няколко хиляди парсека. В резултат на тази променлива маса, хипотетичната пета сила, медиирана от хамелеона, е в състояние да избегне настоящите ограничения върху нарушението на принципа на еквивалентност, получено от земни експерименти, дори ако се свърже с материята със сила, равна или по-голяма от тази на гравитацията. Въпреки че това свойство би позволило на хамелеона да управлява наблюдаваното в момента ускорение на разширяването на Вселената, то също го прави много трудно за експериментално тестване.

През 2021 г. физиците са предположили, че излишъкът, отчетен при експеримента с детектора на тъмна материя XENON1T, вместо да бъде кандидат за тъмна материя, може да бъде кандидат за тъмна енергия: по-специално, частици хамелеон, но през юли 2022 г. нов анализ от XENONnT отхвърля излишъка.

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !