Тёмная материя

A small amount of mini-charged dark matter could cool the baryons in the early Universe

Calculations show that if some dark-matter particles—less than one per cent—have a tiny charge, their coupling to baryons could cool the baryons enough to explain puzzling astrophysical observations. //  www.nature.com

 

Опровергнута популярная гипотеза о Вселенной

Ученые Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики показали, что небольшая доля темной материи должна иметь слабый электрический заряд и способна вступать в электромагнитное взаимодействие с обычной материей. Традиционная гипотеза предполагает, что темная материя обладает лишь силой гравитации. //  lenta.ru

 

Ученые Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики показали, что небольшая доля темной материи должна иметь слабый электрический заряд и способна вступать в электромагнитное взаимодействие с обычной материей. Традиционная гипотеза предполагает, что темная материя обладает лишь силой гравитации. Статья космологов опубликована в журнале Nature.

Согласно модели ΛCDM (Лямбда-СиДиЭм, Lambda-Cold Dark Matter), кроме обычной барионной материи, из которой состоят звезды и галактики, имеется темная материя, которая составляет 22 процента всего вещества во Вселенной. Вывод о ее существовании был сделан на основе наблюдения за астрономическими объектами, которые вели себя так, словно на них влияет скрытая от прямого наблюдения масса. Предполагается, что темная материя взаимодействует с обычным веществом только через гравитационные силы, поэтому ее нельзя обнаружить через регистрацию электромагнитного излучения.

Недавние наблюдения, проведенные коллаборацией EDGES (Experiment to Detect the Global EoR Signature), показали, что спустя 200 миллионов лет после Большого взрыва, температура барионной материи составляла лишь половину от теоретически предсказанных значений. Такой результат слабо согласуется со стандартной космологической моделью, однако его можно объяснить при допущении, что обычное вещество охлаждается при слабом электромагнитном взаимодействии с темной материей.

Новая гипотеза предполагает, что менее одного процента темной материи имеет слабый электромагнитный заряд, который в миллион раз меньше заряда электрона. Это доказывается тем, что ударные волны от сверхновых, происходящих в Млечном Пути, должны выбросить за пределы галактического диска все слабозаряженные частицы, а сильное электромагнитное поле предотвращает их возвращение. Однако результаты наблюдений показывают, что в диске находится большое количество темной материи.

 

Ученые озадачены скоростью расширения Вселенной

Новые исследования подтверждают, что принятая в прошлом веке постоянная Хаббла, обозначающая скорость расширения Вселенной, может быть неправильной. //  www.gismeteo.ru

 

Одно из исследований основано на измерениях Космического микроволнового фонового излучения (CMB), вызванного Большим Взрывом, которое все еще остается во Вселенной. Используя данные телескопа «Планк», команда ученых пришла к выводу, что скорость расширения Вселенной составляет 67 километров в секунду на мегапарсек.
Это медленнее, чем принятая в настоящее время постоянная Хаббла — 70 километров в секунду на мегапарсек.

В другом исследовании для определения скорости расширения Вселенной использовались пульсирующие звезды-маяки. Эти звезды имеют регулярные циклы яркости, что позволяет относительно легко измерить их расстояние от Земли. Согласно проведенному анализу, скорость расширения составляет 73,5 километров в секунду на мегапарсек. Это быстрее, чем постоянная Хаббла.

Проблема в том, что оба исследования выглядят научно обоснованными. Но, согласно нынешней космологической модели Вселенной, такое невозможно. Либо в исследованиях допущены ошибки, либо для решения этого вопроса необходима новая физика.

 

Выдвинута новая теория, объясняющая темное вещество и темную энергию

По мнению ученых из Оксфордского университета, темная энергия и темная материя — одно и то же вещество, проявляющее эффекты отрицательной массы. //  naked-science.ru

 

...
«Мы считаем, что темную материю и темную энергию можно объединить в жидкость, обладающую некоторым типом «отрицательной энергии», отталкивающую от себя весь другой материал. И хотя это вещество необычно для нас, оно предполагает, что космос симметричен как в положительных, так и отрицательных качествах», — говорит доктор Фарнс.
...
«Предыдущие подходы к объединению темной энергии и темной материи пытались модифицировать Общую теорию относительности Эйнштейна, что оказалось невероятно сложной задачей. Новый же подход берет две старые идеи, совместимые с теорией Эйнштейна, — отрицательные массы и создание вещества — и совмещает их, — объясняет Фарнс. — Результат получается красивым: темная энергия и темная материя могут быть объединены в единое вещество, причем оба эффекта легко объясняются переносом вещества с положительной массой на море отрицательных масс».

 

Перепроверка эксперимента не обнаружила признаков темной материи

Результаты итальянского эксперимента по поиску темной материи, опубликованные в 2013 году и непринятые научным сообществам, вновь подверглись сомнениям после эксперимента COSINE-100. //  naked-science.ru

 

Исследователи, работающие над экспериментом DAMA/LIBRA в Национальной лаборатории Гран-Сассо в Италии, утверждают, что у них есть убедительные доказательства взаимодействия темной материи с их датчиком. Теперь эксперимент COSINE-100 занялся поиском частиц при помощи датчика того же типа, что используется в эксперименте DAMA, но не обнаружил никаких признаков темной материи. Статья о проведенном исследовании
опубликована в журнале Nature.
И DAMA, и COSINE занимаются поиском частиц темной материи, врезающихся в атомные ядра в кристаллах йодида натрия. При таком столкновении в кристалле должна появиться небольшая вспышка света. Но обычные, земные взаимодействия могут производить похожие вспышки, как, например, при небольшом количестве радиоактивных элементов.
Команда DAMA годами наблюдала за своими кристаллами, пытаясь выявить признаки темной материи. Исследователи сообщили , что количество столкновений в датчике DAMA возрастает и понижается в соответствии с определенной ежегодной закономерностью. Эта закономерность, утверждают они, обусловлена движением Земли через поток темной материи при вращении планеты по орбите вокруг Солнца.
Несколько других экспериментов также пытались отследить этот тип ежегодных изменений, но ничего не обнаружили. Однако они использовали другой материал в своих датчиках. Команда из Йельского университета уверена, что эксперимент COSINE-100, использующий тот же материал, поможет узнать , почему DAMA удается получать свои результаты.
Вместо того чтобы пытаться отследить ежегодные изменения, исследователи, работающие над COSINE-100, сравнили частоту столкновений в своем датчике, расположенном в подземной лаборатории Яньянь в Южной Корее, с количеством ожидаемых реакций на другие источники, включая радиоактивность. Команда не обнаружила признаков сигналов, которые могли бы быть темной материей.
Тем не менее команда DAMA придерживается своих утверждений. Физик Рита Бернабей из римского университета Тор-Вергата, заявила, что COSINE-100 не оказал никакого влияния на результаты, полученные установками DAMA.
В дальнейшем ученые, задействованные в эксперименте COSINE-100, намереваются проверить заявления команды DAMA о ежегодных изменениях в количестве столкновений.