La receta de la materia oscura puede incluir сверхкритическую líquido

Por años, la investigación quedó claro que la materia oscura se comporta repugnante. Este término fue introducido alrededor de 80 años, el astrónomo fritz Цвикки, que reconoció que, para no dar individuales de las galaxias a correr en gigantescos cúmulos galácticos, se necesita alguna la fuerza gravitatoria. Ya más tarde, Vera rubin y kent ford utiliza la invisible materia oscura para explicar por qué las galaxias no se difunden.

Sin Embargo, aunque utilizamos el término "materia oscura" para describir estas dos situaciones, es incomprensible, involucrado si en cada uno de ellos y el mismo autor. Simple y el modelo más popular afirma que la materia oscura consiste en mal partículas que interactúan, que poco a poco se mueven bajo la acción de la fuerza de la gravedad. Esta llamada "fría", la materia oscura se describe con precisión a gran escala de la estructura, tales como galaxias. Pero que mal se maneja con las proyecciones de las curvas de rotación de las galaxias individuales. Materia oscura, como si de otra manera actúa en esa escala.

En un intento de resolver este rompecabezas, recientemente dos de la física de la hipótesis de que la materia oscura puede cambiar de la fase cuando el cambio de las escalas. Justin actual elie khoury, un físico de la Universidad estatal de pennsylvania, y a su ex estudiante de doctorado en lasha Бережиани, que trabaja en la universidad de princeton, dicen que en el frío y denso entorno galáctico del halo de materia oscura se condensa en сверхкритическую líquido — exótico cuántico de estado de la materia con el cero de la viscosidad. Si la materia oscura constituye el сверхкритическую el líquido en la galáctico escala, puede producirse una nueva fuerza, que muestre la observación, no укладывающиеся en el modelo de materia oscura fría. Pero en la escala de cúmulos galácticos las condiciones especiales necesarias para la formación de supercríticas de estado, no existe; aquí, la materia oscura se comportará como una fría, la materia oscura.

"esta Es una buena idea", dice tim Тайт, un físico de partículas de la universidad de california en irvine. "Dos tipos diferentes de materia oscura que se describen a una cosa". Y de pronto este con una curiosa idea se puede comprobar. A pesar de que otros físicos han considerado ideas similares, actual elie khoury y Бережиани están a punto de extraer predicciones comprobables, que hubiera permitido a los astrónomos a investigar nada si nuestra galaxia en el mar una de líquido.

Imposibles сверхтекучие líquido

En la Tierra сверкритические líquido no es algo ordinario. Pero la física de los preparan en sus laboratorios a partir de 1938. Refrigere las partículas a temperaturas suficientemente bajas, y comenzará a manifestarse su naturaleza cuántica. Ellos comienzan a preocuparse, a las ondas se superponen, hasta que finalmente no se empiezan a comportarse como un gran "сверхатом". Serán когерентными, al igual que las partículas de luz láser, que tienen una energía y vibran como una sola. En nuestros días, incluso los estudiantes crean los condensados de Bose — de einstein en el laboratorio, muchos de los cuales se puede clasificar como supercrítica líquido.

Los Fenómenos сверхтекучести en el diario el mundo no hay demasiado calor, para que puedan manifestarse los efectos cuánticos. Debido a esto, "todavía hace diez años la gente sólo renunciaría a esa idea y dijeron que era imposible", dijo tate. Pero, más recientemente, físicos vienen a la idea de que supercrítica fase se forman de manera natural en las condiciones extremas del espacio. Desarrolló puede ser en el interior de las estrellas de neutrones, y el propio espacio-tiempo, en opinión de algunos, puede ser una de líquido. ¿Por qué la materia oscura no serlo?

Para que un conjunto de partículas de una líquido, debe cumplir dos condiciones: empaquetar las partículas de alta densidad y enfriarlos a muy bajas temperaturas. En el laboratorio de física (o estudiantes) que limitan las partículas electromagnética en la trampa y, a continuación, облучают láser, para eliminar la energía cinética y bajar la temperatura hasta casi el cero absoluto.

En el Interior de las galaxias papel electromagnética trampas jugará la fuerza gravitacional de la galaxia, que encogerá la materia oscura es suficiente para satisfacer el criterio de la densidad. Con la temperatura más fácil: en el espacio es muy frío.

Fuera del halo, que se encuentran en las inmediaciones de las galaxias, la fuerza de gravedad es más débil, la materia oscura no se embalan con fuerza suficiente para ir en сверхкритическое estado. Ella es la de actuar como normal, la materia oscura, la explicación de lo que ven los astrónomos a gran escala.

En un сверхтекучем el helio se forman pequeños remolinos

Pero ¿qué es tan especial en el hecho de que la materia oscura se сверхтекучей? Como es un estado especial cambiará el comportamiento de la materia oscura? En los últimos años, muchos científicos se preguntan sobre este tema. Pero el enfoque actual elie khoury es único, ya que muestra cómo desarrolló podría dar inicio a una nueva fuerza.

En la física, si usted viola el campo, se crea la onda (a menudo). Agitar unos pocos electrones — por ejemplo, en la antena — y usted viola el campo eléctrico y obtenga las ondas de radio. Alarme el campo gravitacional de los dos se enfrentan agujeros negros y obtenga de ondas gravitacionales. De la misma manera, si usted толкнете сверхжидкость, dé фононы — ondas de sonido en la сверхтекучей líquido. Estos фононы dan lugar a una fuerza extra, además de la gravedad similar a la de la fuerza electrostáticaentre las partículas cargadas. "Esto es bueno, porque tiene más poder sobre la gravedad, internamente ligada a la materia oscura", dice el actual elie khoury. "Esta es la característica de un entorno de materia oscura que da el crecimiento de esta fuerza". Se podría explicar el extraño comportamiento de la materia oscura en el halo galáctico.

una partícula de materia oscura

Los Cazadores de la materia oscura buscan desde hace mucho tiempo. Sus esfuerzos se han centrado en los llamados débilmente interactuantes masivos de partículas, o WIMP. WIMP eran muy populares, debido a que estas partículas no sólo podría explicar la mayoría de los astrofísicos de la observación, sino que van de forma natural de un hipotético extensiones del modelo Estándar de la física de partículas.

Sin Embargo, nadie ha visto nunca WIMP, y estos hipotéticos extensiones del modelo Estándar también aparezcan en los experimentos, para la decepción de los físicos. Con cada nuevo cero el resultado de la perspectiva de мрачнеют más y más, y de la física consideran cada vez más de los otros candidatos a la materia oscura. "En algún momento tenemos que decidir lo que laem no en el árbol?", pregunta stacey Макгох, astrónomo de la Universidad de Maletín occidental de la Reserva.

Las Partículas de materia oscura, que implica el trabajo actual elie khoury y Бережиани, decididamente no se parecen a WIMP. WIMP deben ser bastante grandes para fundamentales de las partículas alrededor de 100 masa de los protones. Para fijarlo a la secuencia de comandos actual elie khoury, las partículas de materia oscura debe ser mil millones de veces más fácil. En consecuencia, en el Universo será en miles de millones de veces más — y esto es suficiente para explicar los cambios observados efectos de la materia oscura y alcanzar la densidad necesaria para la formación de una líquido. Además, los WIMP no interactúan entre sí. Pero сверхтекучие partículas de materia oscura deberán interactuar fuertemente.

El más Cercano candidato es аксион, hipotético ultraligero que una partícula con masa, que puede ser 10 000 billones de billones de veces menor que la masa del electrón. Según Чанды Прескод-weinstein, de la física-el teórico de la Universidad de washington, аксионы podrían teóricamente producir condensación en el condensado de Bose — de einstein.

Pero el estándar аксион no satisface completamente las necesidades de la actual elie khoury y Бережиани. En su modelo, las partículas deben tener un fuerte repulsivo para la interacción entre ellos. Modelos típicos de la аксионов interactúan débilmente y притягивающе. A la palabra, "yo creo que todos creen que la materia oscura se comunica consigo misma en un determinado nivel", dijo tate. Sólo necesita comprender el fuerte o la interacción débil.

En busca espacial сверхтекучести

El Siguiente paso para la actual elie khoury y Бережиани será encontrar la manera de comprobar si su modelo es encontrar una firma que pueda distinguir el concepto de una líquido de la normal de materia oscura fría. Una de las posibilidades: remolinos de materia oscura. En el laboratorio de rotación supercrítica de líquidos generan los remolinos, que continúan sin perder energía. Halo сверхтекучей de la materia oscura en la galaxia debe girar lo suficientemente rápido para crear matrices de vórtices. Si estos remolinos eran lo suficientemente grandes, pueden observar directamente.

Por desgracia, es poco probable: los últimos modelos informáticos actual elie khoury muestran que los remolinos en сверхтекучей de materia oscura se "bastante хлипкими" y es poco probable que existir en la realidad. Se supone que se puede usar el fenómeno de lente gravitacional, para ver los efectos de la dispersión, así como el cristal dispersa pasa a través de rayos de luz.

Los Astrónomos también pueden buscar pruebas circunstanciales de que la materia oscura se comporta como сверхкритическая líquido. Con este fin, van a aprender de la fusión de galaxias.

La Velocidad con la que las galaxias se encuentran entre ellos, determina la dinámica de la fricción. Imagina cuerpo masivo, viene a través de un mar de partículas. Muchas de las partículas más pequeñas serán atraídos por un cuerpo masivo. Y, debido a un impulso del sistema no cambia, cuerpo masivo se debe a detenernos un poco para compensar esto.

Esto ocurre cuando dos galaxias comienzan a fusionarse. Si que se ajuste lo suficientemente cerca, el halo de su materia oscura comenzará a pasar de una a otra, y la redistribución de independencia de partículas en movimiento hará que la vista de la fricción, tirando halo aún más cerca. Este efecto ayuda a las galaxias fusionarse y acelera la fusión de galaxias en el Universo.

Pero si el halo de materia oscura que es capaz de una líquido, las partículas se muevan de forma sincrónica. Y no sería de fricción, сближающего de la galaxia, les sería más difícil de reunir. Todo esto generaría красноречивую imagen: variaciones de la interferenciales de pinturas en la distribución de la materia de las galaxias.

Los milagros

A Pesar de Макгох positiva se refiere a la idea сверхтекучей de la materia oscura, se reconoce que tratando tan duro combinar lo mejor de ambos conceptos de la física pueden llegar a "la decisión de tycho brahe". El astrónomo danés del siglo 16 inventó híbrida en la cosmología, en el que la Tierra era el centro del Universo, pero el resto de los planetas giraban alrededor del Sol. Él ha tratado de trazar la línea entre el antiguo sistema de ptolomeo y коперниканской cosmología, que en última instancia los reemplaza. Tal vez, los científicos pasan por alto algo fundamental. Pero la idea vale la pena considerar.

Tate considera que el nuevo modelo de la bella en general, pero quisiera que ya конкретизировалась el sellado a nivel microscópico, hasta el punto de"para que todas podamos calcular y mostrar el porqué de todo esto funciona como debería funcionar. Se necesita sólo unas pocas de las maravillas", para que todo cayó en su lugar. Es posible que estos milagros, están bien, pero no es seguro.

Aunque los científicos han experimentado con сверхтекучей líquido de muchas décadas, de la física de partículas comienzan a comprender plenamente la utilidad de las ideas que salen de los campos de la física condensada de entornos. Alineando esta física con la gravedad de la física, se podría permitir que hace mucho fresco de la cuestión de la materia oscura — y quién sabe qué otras erupciones de nosotros?

"¿necesito сверхтекучие modelo? No del todo, dice Прескод-weinstein. — Pero el universo puede ocuparse de esto. Se puede, naturalmente de formar los condensados de Bose — de einstein, como мазеры de forma natural se forman en la nebulosa de orión. Necesito láser en el espacio? No, pero son divertidos".