La recette de la matière noire peut inclure сверхкритическую liquide

Pour les années d'études, il est devenu clair que la matière noire se comporte dégoûtant. Ce terme a été introduit près de 80 ans astronome Fritz Цвикки, qui a compris que pour ne pas donner à un individu, les galaxies s'échapper dans le géant des galaxies, des amoncellements, suppose une force gravitationnelle. Plus tard, Vera Rubin et Kent Ford ont utilisé invisible de la matière noire pour expliquer pourquoi la galaxie ne s'envolent.

Cependant, si nous utilisons le terme de «matière sombre» pour décrire ces deux situations, il n'est pas impliqué si dans chacun d'eux un seul et même coupable. Le plus simple et le modèle le plus populaire affirme que la matière noire se compose de faible de particules en interaction, qui se dirigent lentement sous l'action de la force de gravité. Ce soi-disant «froid» matière noire, il décrit avec précision les structures à grande échelle, tels que des amas de galaxies. Mais elle mal à la prédiction des courbes de rotation des galaxies individuelles. La matière noire comme de l'autre agit dans une telle échelle.

Dans une tentative de résoudre cette énigme, récemment, deux nucléaires ont suggéré que la matière noire peut changer de phase lors de la modification de l'ampleur. Justin actuel, elie khoury, physicien à l'Université de Pennsylvanie, et son ancien étudiant de troisième cycle Lasha Бережиани, travaillant à l'université de Princeton, disent-ils, que dans le froid et dense environnement galactique halo de matière sombre se condense dans сверхкритическую liquide — exotique de l'état quantique de la substance à zéro de la viscosité. Si la matière noire constitue сверхкритическую liquide à l'échelle galactique, peut se produire une nouvelle force, ce qui expliquerait l'observation, ne contredisent pas dans le modèle de la matière noire froide. Mais à l'échelle de galaxies, les amas de conditions particulières nécessaires à la formation de supercritiques de l'état, n'existe pas; ici, la matière noire va se comporter comme une cold dark matter.

«c'Est une excellente idée», a déclaré Tim profil serré, physicien des particules de l'université de Californie à Irvine. «Deux types différents de la matière noire décrit une chose». Et bientôt ce curieux on va vérifier. Bien que d'autres physiciens ont déjà examiné ces idées, actuel, elie khoury et Бережиани sont proches pour extraire des prédictions vérifiables, qui permettraient d'explorer les astronomes, nage si notre galaxie dans la mer de fluide supercritique.

Impossible сверхтекучие le liquide

Sur la Terre сверкритические le liquide ne peut pas être appelé quelque chose de médiocre. Mais la physique de les préparer dans ses laboratoires depuis 1938. Laisser refroidir les particules jusqu'à assez basse température, et commence à manifester leur quantum de la nature. Ils commencent à s'inquiéter, et les vagues se chevaucher jusqu'à ce que finalement ils commencent à se comporter comme un grand «сверхатом». Ils deviennent когерентными, comme les particules de lumière au laser, qui ont la même énergie et vibrent comme une. De nos jours, même les étudiants créent des condensats de Bose — d'Einstein dans le laboratoire, dont beaucoup peuvent classer comme l'un fluide.

Les Phénomènes сверхтекучести au quotidien, le monde n'existe pas trop de la chaleur, afin de pouvoir se manifester les effets quantiques. À cause de cela «il ya dix ans, les gens tout simplement refuser de de cette idée et dit que c'est impossible», dit-Tate. Mais dans les derniers temps de plus en plus de physiciens viennent à l'idée que l'phases se forment naturellement dans des conditions extrêmes de l'espace. La superfluidité est peut-être à l'intérieur d'étoiles à neutrons, et lui-même l'espace-temps, selon certains, peut-être un fluide supercritique. Pourquoi la matière noire n'est pas d'être elle-même?

Pour faire un ensemble de particules de fluide supercritique, vous devez remplir deux conditions: porter des particules de haute densité et les refroidir à très basse température. Dans le laboratoire de physique (ou étudiants) qui limitent les particules dans leur piège, puis irradiée par des lasers, pour enlever de l'énergie cinétique et d'abaisser la température de presque jusqu'au zéro absolu.

à l'Intérieur des galaxies rôle électromagnétique pièges jouera la force d'attraction de la galaxie, qui influencera la matière noire assez pour satisfaire le critère de la densité. Avec des températures de plus simple: dans l'espace très froid.

En dehors de halo, qui sont découverts à proximité des galaxies, la force de gravité de plus en plus faibles, et la matière noire ne sera pas emballé assez serré pour aller dans сверхкритическое l'état. Elle va agir comme une matière sombre, expliquant que voient les astronomes à grande échelle.

Dans le сверхтекучем гелии se forment de petits tourbillons

Mais qu'est-ce qui distingue le fait que la matière noire sera сверхтекучей? Comme c'est un état particulier de modifier le comportement de la matière noire? Ces dernières années, de nombreux scientifiques ont réfléchi à cette question. Mais l'élan actuel, elie khoury est unique, comme le démontre, comme la superfluidité pourrait donner naissance à une nouvelle puissance.

Dans la physique, si vous ne respectez pas le parcours, vous créez une vague de (souvent). Secouez quelques électrons — par exemple, dans l'antenne et vous cassez un champ électrique et recevez des ondes radio. Alarmez le champ gravitationnel de deux heurtant les trous noirs et recevez des ondes gravitationnelles. De même, si vous толкнете сверхжидкость, vous produirez фононы — les ondes sonores dans la сверхтекучей liquide. Ces фононы donnent naissance à une force supplémentaire en plus de la gravité similaire à la force électrostatiqueentre les particules chargées. «C'est bien parce que vous avez la force supplémentaire sur le dessus de la gravité, l'interne est liée à la matière sombre», dit actuel, elie khoury. «C'est la propriété de l'environnement de la matière noire donne à la croissance de la force». Elle pourrait expliquer l'étrange comportement de la matière noire dans le halo galactique.

une Autre particule de matière noire

Les Chasseurs de la matière noire cherchent depuis longtemps. Leurs efforts ont été concentrés sur la soi-disant faible interaction massive de particules ou de MAUVIETTE. WIMP ont été très populaires, parce que ces particules ne pourraient expliquer la plupart des observations astrophysiques, mais vont naturellement hypothétiques des extensions du modèle Standard de la physique des particules.

Toutefois, personne n'a jamais vu une POULE, et ces hypothétiques des extensions du modèle Standard aussi ne s'affichaient pas dans les expériences, à la grande déception des physiciens. Avec chaque nouvelle somme nulle perspectives мрачнеют de plus en plus, et les physiciens considèrent d'autres candidats à la matière noire. «À quel moment nous devons nous résoudre à l'aboiement n'est pas un arbre?», pose la question de Stacy Макгох, astronome à l'Université case Western reserve.

Des Particules de matière noire, qui implique le travail actuel, elie khoury et Бережиани, décidément pas comme MAUVIETTE. WIMP doivent être assez massives des particules d'environ 100 protons de la masse. À travailler pour le scénario actuel, elie khoury, des particules de matière noire doit être un milliard de fois plus facile. En conséquence, dans l'Univers, leur sera est des milliards de fois plus — et cela suffit pour expliquer les effets observés de la matière noire et d'atteindre la densité nécessaire pour l'éducation de fluide supercritique. En outre, les WIMP n'interagissent pas entre eux. Mais сверхтекучие des particules de matière noire doit être fortement interagir.

Le candidat le plus Proche est axion, hypothétique nouvelle particule de masse, ce qui peut être à 10 000 billions de billions de fois inférieure à la masse de l'électron. Selon Чанды Прескод-Weinstein, le physicien-théoricien de l'Université de Washington, аксионы pourraient théoriquement se condenser dans le condensat de Bose — Einstein.

Mais l'axion n'est pas tout à fait adapté aux besoins actuel, elie khoury et Бережиани. Dans leur modèle, les particules doivent être fortement répulsif interaction entre eux. Les modèles typiques аксионов interagissent faiblement et притягивающе. À la clé, «je pense que tous croient que la matière noire communique avec elle-même à un certain niveau», dit-Tate. Seulement besoin de comprendre, une égratignure ou l'interaction faible.

À la recherche spatiale сверхтекучести

L'étape Suivante pour l'actuel, elie khoury et Бережиани sera de trouver comment vérifier leur modèle — trouver le dit la signature, ce qui pourrait distinguer le concept de fluide supercritique de la normale à froid de la matière noire. L'une des possibilités: les tourbillons de la matière noire. Dans le laboratoire de rotation de l'fluides engendrent torsadées tourbillons, qui continuent à ne pas perdre d'énergie. Halo сверхтекучей de la matière noire dans la galaxie doit tourner assez vite pour créer des tableaux de tourbillons. Si ces tourbillons ont été assez massives, on aurait pu les découvrir directement.

Malheureusement, il est peu probable: les derniers modèles informatiques actuel, elie khoury montrent que les tourbillons dans сверхтекучей de la matière noire sont «assez хлипкими» et sont peu susceptibles d'exister réellement. Il suppose que l'on pouvait utiliser le phénomène de lentille gravitationnelle, pour voir les effets de la dispersion, à l'instar de cristal dissipe passant par le tunnel de rayons de lumière.

Les Astronomes pourraient également chercher des preuves indirectes que la matière noire se comporte comme un сверхкритическая liquide. À cette fin, ils vont étudier la fusion des galaxies.

La Vitesse à laquelle la galaxie se heurtent entre eux est déterminé par frottement dynamique. Imaginez un corps massif, traverse la mer de particules. Une multitude de particules plus petites seront attirées massive du corps. Et car une impulsion système ne change pas, le corps massif devrait légèrement ralentir, pour compenser cela.

Cela se produit lorsque deux galaxies commencent à se fondre. S'ils viennent assez proche, leur halo de matière sombre commence à courir l'un après l'autre, et le regroupement indépendant des particules en mouvement conduira à la dynamique des frottements, tirant un halo d'encore plus près. Cet effet permet de galaxies de fusionner et d'accélérer le rythme de la fusion de galaxies de l'Univers.

Mais si le halo de matière noire était dans un état de fluide supercritique, les particules se déplacent de façon synchrone. Et il ne serait pas de frottement, сближающего de la galaxie, il leur serait plus difficile de se déverser. Tout cela serait éloquent image: les variations d'interférence, de peintures dans la répartition de la matière par les galaxies.

Valides des miracles

Bien que Макгох positivement à l'idée de сверхтекучей de la matière noire, il reconnaît qu'en essayant si dur de combiner le meilleur des deux concepts de la physique peuvent venir à «la décision de Tycho Brahe». L'astronome danois du 16ème siècle a inventé un hybride de la cosmologie, dans laquelle la Terre était le centre de l'Univers, mais tous les autres planètes tournaient autour du Soleil. Il a essayé de faire la distinction entre l'ancien système de Ptolémée et de коперниканской la cosmologie, qui a fini par remplacer. Peut-être, les scientifiques manquent de quelque chose de fondamental. Mais l'idée vaut la peine d'examiner.

Tate considère le nouveau modèle de la belle dans l'ensemble, mais je voudrais, pour elle plus elle s'est concrétisée au niveau microscopique, à tel point«pour que nous puissions tout le calculer et montrer pourquoi tout cela fonctionne comme il devrait fonctionner. Il vous suffit de quelques merveilles», pour que tout s'est mis en place. Peut-être, ces merveilles sont acceptables, mais il n'est pas sûr.

Bien que les scientifiques ont fait des expériences avec сверхтекучей liquide beaucoup de décennies, de la physique des particules commencent seulement à être pleinement conscient de l'utilité d'idées, sortant du domaine de la physique matière condensée. En alignant cette physicien avec la gravité de la physique, il serait possible d'autoriser longtemps animée par la question de la matière noire — et qui sait quels autres éruptions nous?

«ai-je Besoin d'сверхтекучие modèle? Pas tout à fait, dit — Прескод-Weinstein. — Mais l'Univers peut s'en occuper. Elle peut naturellement former des condensats de Bose — Einstein, comme мазеры naturellement se forment dans la nébuleuse d'Orion. Ai-je besoin de lasers dans l'espace? Non, mais ils sont amusants».