აქსიონმა, შესაძლოა, ბნელი მატერიის „ბინძური საქმე“ მოაგვაროს

ჩვენ თეორიული ნაწილაკის მტკიცებულება არ გვიპოვია, მაგრამ მისი კვლევა მაინც ღირს.

ბოლო წლებში, კურიოზული ჰიპოთეტური ნაწილაკი, სახელად აქსიონი, რომელიც ძლიერი ბირთვული ძალის რთული პრობლემების გადასაჭრელად გამოიგონეს, ბნელი მატერიის ასახსნელად წამყვან კანდიდატად იქცა. მიუხედავად იმისა, რომ აქსიონების პოტენციალი ათწლეულებია არსებობს, კოსმოლოგებმა მათი სერიოზული ძიება მხოლოდ ცოტა ხნის წინ დაიწყეს.

მაგრამ სანამ ჩავუღრმავდებით, თუ რა შეიძლება იყოს აქსიონი, უნდა გამოვიკვლიოთ, რატომ იღებს ფიზიკოსების, ასტრონომებისა და კოსმოლოგების უმრავლესობა მტკიცებულებას, რომ ბნელი მატერია არსებობს და ის რაღაც ახალი ტიპის ნაწილაკია.

მოკლე ვერსია ისაა, რომ სამყაროში არაფერი ემთხვევა.

ჩვენ გვაქვს მრავალი მეთოდი, რომლითაც ისეთი დიდი ობიექტების მასას ვზომავთ, როგორიცაა გალაქტიკები და გროვები. ასევე გვაქვს მეთოდები მატერიის ეფექტების შესაფასებლად. არსებობს ორი კატეგორია: მეთოდები, რომლებიც მხოლოდ სინათლის გამომსხივებელი მატერიის რაოდენობის შეფასებას ეყრდნობა და მეთოდები, რომლებიც მატერიის მთლიან რაოდენობას აფასებს, ხილვადია ის თუ არა.

• მაგალითად, თუ გალაქტიკის ფოტოს გადაიღებთ, დაინახავთ, რომ სინათლის გამომსხივებელი მატერიის უმეტესობა ბირთვშია კონცენტრირებული. მაგრამ როდესაც გალაქტიკის ბრუნვის სიჩქარეს გაზომავთ და მას მთლიანი მატერიის რაოდენობის შესაფასებლად გამოიყენებთ, გაცილებით დიდ რიცხვს მიიღებთ.

• კოსმოსური მიკროტალღური ფონის მცირე ვარიაციები გვიჩვენებს როგორც სინათლესთან ურთიერთქმედი, ისე არაურთიერთქმედი მატერიის გავლენას. ის ნათლად აჩვენებს, რომ ადრეულ სამყაროში რაღაც უხილავი კომპონენტი დომინირებდა.

• უხილავი მატერიის გარეშე, ისეთი გალაქტიკები, როგორიცაა ირმის ნახტომი, საკმარისად სწრაფად ვერ ჩამოყალიბდებოდა, რომ ადრეული სამყაროს დაკვირვებებს დამთხვეოდა.

კოსმოსურ მასშტაბებში, დროსა და სივრცეში, მტკიცებულებები უბრალოდ გროვდება: იქ უფრო მეტი რამ არის, ვიდრე თვალს შეუძლია დაინახოს.

WIMP-ების სისუსტე

მას შემდეგ, რაც პიონერმა ასტრონომმა ვერა რუბინმა 1970-იან წლებში ბნელი მატერია ფართოდ წარმოაჩინა, ასტრონომიულმა საზოგადოებამ ყველა იდეა სცადა ამ დაკვირვებების ასახსნელად.

1980-იან და 90-იან წლებში ასტრონომებმა დაიწყეს კონკრეტული ახსნის, WIMP-ების (სუსტად ურთიერთქმედი მასიური ნაწილაკები), მხარდაჭერა. WIMP-ები უბრალოდ ადგილზე არ მოუგონიათ. ისინი მოტივირებული იყო ნაწილაკების ფიზიკითა და სტანდარტული მოდელის მიღმა თეორიების შექმნის მცდელობებით.

იდეა იმაში მდგომარეობდა, რომ ჩვენ უხილავი ბნელი მატერიის ნაწილაკების ზღვაში ვცურავთ, რომლებიც თითქმის ყოველთვის შეუმჩნევლად გაგვივლიან. მაგრამ დროდადრო, WIMP-ი სუსტი ბირთვული ძალის მეშვეობით უნდა ურთიერთქმედებდეს და პროდუქტების კასკადი წარმოქმნას. ერთი პრობლემა: ჩვენ ამ იშვიათი ურთიერთქმედებებიდან ერთ-ერთი უნდა დაგვეფიქსირებინა. ასე რომ, მთელ მსოფლიოში გაჩნდა ექსპერიმენტები მიუწვდომელი ბნელი მატერიის კანდიდატის დასაჭერად.

წლების განმავლობაში ჩატარებული ძიების მიუხედავად, ამ ექსპერიმენტებმა WIMP-ი ვერ იპოვეს. კარგი, არაუშავს. ბუნება ვალდებული არ არის, ეს ჩვენთვის გააადვილოს. შესაძლოა, ბნელი მატერია საერთოდ არ არის WIMP-ი.

აქსიონებით დასუფთავება

1970-იანი წლების ბოლოს, ფიზიკოსი ფრენკ ვილჩეკი სარეცხი საშუალების საყიდლად იყო. მან შეამჩნია ბრენდი, სახელად Axion. იფიქრა, რომ ეს ნაწილაკისთვის შესანიშნავი სახელი იქნებოდა. და ის მართალი იყო.

ათწლეულების განმავლობაში, ფიზიკოსებს აწუხებდათ ძლიერი ბირთვული ძალის ახსნის თეორიის, კვანტური ქრომოდინამიკის, პატარა დეტალი. 1977 წელს რობერტო პეჩეიმ და ჰელენ ქვინმა ელეგანტური გამოსავალი იპოვეს. სამყაროში ახალი ველის შემოტანით, მას შეეძლო, ბუნებრივად შეეტანა მუხტ-ლუწობის სიმეტრია კვანტური ქრომოდინამიკის განტოლებებში. მომდევნო წელს, ვილჩეკმა და ჯერარდ 'ტ ჰუფტმა დამოუკიდებლად გააცნობიერეს, რომ ეს ახალი ველი ნაწილაკის არსებობას გულისხმობდა. აქსიონის.

ფიზიკოსებმა ძალიან სწრაფად გააცნობიერეს, რომ აქსიონი ბნელი მატერიის შესანიშნავი კანდიდატი იქნებოდა. მაგრამ აქსიონები გვერდზე გადადეს, რადგან WIMP-ების ჰიპოთეზა უფრო პოპულარული გახდა.

დღემდე, აქსიონის არსებობის მყარი მტკიცებულება არ გამოჩენილა. მაგრამ WIMP-ებიც მიუწვდომელი აღმოჩნდა, ამიტომ კოსმოლოგები აქსიონს უფრო მეტ ყურადღებას უთმობენ და მისი პოვნის გასაოცარ გზებს იდენტიფიცირებენ.

ამღვრეული სამყარო

აქსიონები და მათი მეგობრები სულ სხვანაირად იქცევიან, ვიდრე სტანდარტული მოდელის ნაწილაკების უმეტესობა.

პირველ რიგში, შესაძლოა, მათ ნაწილაკებადაც კი არ უნდა მოვიხსენიებდეთ. მათ იმდენად მცირე მასა აქვთ, რომ მათი დე ბროილის ტალღის სიგრძე — ყოველ ნაწილაკთან დაკავშირებული კვანტური ტალღის ზომა — შეიძლება მაკროსკოპულ პროპორციებამდე გაიჭიმოს. ზოგ შემთხვევაში, ეს ტალღის სიგრძე რამდენიმე მეტრია. ზოგში — ვარსკვლავის ან მზის სისტემის ზომის. ზოგში კი — ერთი აქსიონის „ნაწილაკი“ შეიძლება მთელ გალაქტიკაზე გაიჭიმოს.

ამ შეხედულებით, ინდივიდუალური აქსიონის ნაწილაკები უფრო დიდ კვანტურ ტალღაში იქნებოდა გაერთიანებული, როგორც ბნელი მატერიის ოკეანე.

და რადგან აქსიონები ბოზონებია, მათ შეუძლიათ, თავიანთი კვანტური ტალღის ბუნების სინქრონიზაცია, რითაც მატერიის განსხვავებულ მდგომარეობად — ბოზე-აინშტაინის კონდენსატად — იქცევიან. ამგვარად, ჩვენ, შესაძლოა, მივიღოთ აქსიონის „ვარსკვლავები“ — აქსიონების გროვები, რომლებიც ერთ ნაწილაკად მოქმედებენ.

დღემდე, ყველა ამ იდეის მიუხედავად, აქსიონების არსებობის არცერთი მყარი მტკიცებულება არ არსებობს. მაგრამ ეს არ ნიშნავს, რომ აქსიონების შემდგომი კვლევა არ ღირს.

ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვიცით, რა არის ბნელი მატერია. მაგრამ მხოლოდ წინსვლით — ახალი იდეების წამოყენებით, მათი დაკვირვების რეალობასთან შედარებით და, წარუმატებლობის შემთხვევაში, ხელახალი მცდელობით — მივალთ ახალ გაგებამდე. აქსიონები, შესაძლოა, იყოს ან არ იყოს ბნელი მატერია; საუკეთესო, რისი თქმაც შეგვიძლია, არის ის, რომ ისინი პერსპექტიულია.

ITNEWS-ის მეგობარი ვებ-გვერდია ITJOBS.GE. ITJOBS.GE-ზე ორგანიზაციებს და ფიზიკურ პირებს, აქვთ საშუალება განათავსონ როგორც ვაკანსები, ტრენინგები და ივენთები ასევე კონკრეტული Tech დავალებები, რისთვისაც ეძებენ დეველოპერებს, დიზაინერებს, სეო სპეციალისტებს და ა.შ. ITJOBS.GE - იპოვე დასაქმების საუკეთესო შესაძლებლობები ან გამოაქვეყნე ვაკანსია / დავალება და მიაწვდინე ხმა სასურველ აუდიტორიას.