Fizikçiler Karanlık Maddenin Gizemini Çözmek İçin Yeni Bir Yöntem Geliştirdi

Bir grup fizikçi tarafından karanlık maddenin bileşimini tahmin etmek için bir yöntem geliştirildi. Karanlık madde, yalnızca sıradan madde üzerindeki çekim kuvvetiyle tespit edilen ve keşfi bilim adamları tarafından uzun süredir aranan görünmez maddedir.


Karanlık madde, astrofizikte, elektromanyetik dalgalarla (radyo dalgaları, gözle görülebilen ışık, x-ışınları, vb.) etkileşime girmeyen, varlığı yalnız diğer maddeler üzerindeki kütleçekimsel etkisi ile belirlenebilen maddelere denir. Karanlık maddelerin varlığını belirlemek için gök adaların döngüsel hızlarından, gök adaların diğer gök adalar içerisindeki yörüngesel hızlarından, geri planda yer alan maddelere uyguladığı kütleçekimsel mercekleme özelliğinden ve gök adaların içerisindeki sıcak gazların sıcaklık dağılımından yararlanılır. İncelemeler, gök adalarda, gök ada gruplarında ve Evren'de, görülebilen maddelerden çok daha fazla karanlık madde olduğunu göstermektedir. Karanlık maddelerin bileşenleri tamamen bilinmemektedir.


Yeni çalışma, kütlesi elektron ve proton arasında olan karanlık madde modelleri için "kozmolojik imzaları" tahmin etmeye odaklanıyor. Önceki yöntemler, daha basit karanlık madde modelleri için benzer imzalar öngörmüştü. Makalenin yazarları, bu araştırmanın, deneylerin aramaya devam ettiği daha karmaşık modellerde bu imzaları bulmanın yeni yollarını oluşturduğunu belirtiyor. Makale 6 Temmuz'da Physical Review Letters dergisinde yayınlandı .


New York Üniversitesi Fizik Bölümü'nde öğrenci ve makalenin baş yazarı Ph.D. Cara Giovanetti, “Karanlık maddeyi araştıran deneyler, bu gizemli madde türü hakkında daha fazla şey öğrenmenin tek yolu değil” diyor.


Giovanetti, Fiziksel İnceleme Mektupları makalesinde, "Evrenin farklı parametrelerinin hassas ölçümleri örneğin, evrendeki helyum miktarı veya erken evrendeki farklı parçacıkların sıcaklıkları bize karanlık madde hakkında çok şey öğretebilir" diye ekliyor


Araştırmada fizikçiler, helyum, hidrojen ve lityum gibi hafif madde formlarının oluştuğubir süreç olan büyük patlamaya odaklandılar. Görünmez karanlık maddenin varlığı, bu elementlerin her birinin nasıl oluşacağını etkiler. Bu fenomenler için ayrıca hayati önem taşıyan kozmik mikrodalga arka planı elektronların ve protonların birleştirilmesiyle üretilen ve evrenin oluşumundan sonra kalan elektromanyetik radyasyondur. Çalışma, bir NYU doktora sonrası araştırmacısı olan Hongwan Liu, NYU Fizik Bölümü'nde doçent olan Joshua Ruderman ve Princeton fizikçisi Mariangela Lisanti, Giovanetti ve yardımcı yazarları ile yürütüldü.


Bilim insanları ekibi, hem Büyük Patlama hem de Kozmik Mikrodalga Arka Planı hesaba katan modeller yaratarak, belirli bir karanlık madde kategorisinin (elektron ve protonunki arasında bir kütleye sahip olan) varlığını tespit etmenin bir yolunu aradı.

Giovanetti, "Bu tür karanlık madde, erken evrende üretilen belirli elementlerin bolluğunu değiştirebilir ve evrenin ne kadar hızlı genişlediğini değiştirerek kozmik mikrodalga arka planında bir iz bırakabilir" diye açıklıyor.


Ekip, araştırmalarında, belirli karanlık madde biçimlerinin varlığıyla bağlantılı kozmolojik imzalar hakkında tahminlerde bulundu. Bu imzalar, karanlık maddenin farklı parçacıkların sıcaklıklarını değiştirmesinin veya evrenin ne kadar hızlı genişlediğini değiştirmesinin sonucudur.


Elde ettikleri sonuçlar, çok hafif olan karanlık maddenin, astrofiziksel gözlemlerin gördüğünden farklı miktarlarda ışık elementlerine yol açacağını gösterdi.


Giovanetti, bir senaryonun ana hatlarını çizerek, "Karanlık maddenin daha hafif formları, evreni o kadar hızlı genişletebilir ki, bu elementlerin oluşma şansı olmayabilir" diyor.


“Analizlerimizden bazı karanlık madde modellerinin çok küçük bir kütleye sahip olamayacağını, aksi takdirde evrenin gözlemlediğimizden farklı görüneceğini öğreniyoruz” diye ekliyor.


Kaynak: https://scitechdaily-com.translate.goog/physicists-have-developed-a-method-for-predicting-the-composition-of-dark-matter/amp/