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Los científicos finalmente están descubriendo cuánto material oscuro – El material casi imperceptible, que tira de todo pero no emite luz, realmente pesa.
La nueva evaluación ayudará a determinar qué tan pesadas pueden ser sus partículas, con las consecuencias de lo que realmente es el objeto misterioso.
El estudio reduce drásticamente la masa potencial material oscuro Partículas clasificadas en 10 10 menos 24 electronvoltios (eV) և 10 ^ 19 GV (GeV), hasta և 10 ուս menos 3 eV և 10 ^ 7 eV – rango de masa posible, muchos billones de billones de veces más pequeño que antes
Los hallazgos pueden ayudar a los cazadores de materia oscura a enfocar sus esfuerzos en un rango dado de masas de partículas, o pueden encontrar que una fuerza previamente desconocida está actuando en el espacio, dice Xavier Kalmet, profesor de física y astronomía en la Universidad de Sussex. El Reino Unido.
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Calmet, al igual que Volkert Kuipers, estudiante de doctorado en la Universidad de Sussex, describió sus esfuerzos en un nuevo estudio que se publicará en la edición de marzo. Letras físicas B:,
¿Qué es la materia oscura?
Según algunas estimaciones, la materia oscura constituye aproximadamente el 83 por ciento de toda la materia del universo. Se supone que interactúa con la luz, la materia ordinaria solo por gravedad, lo que significa que solo puede ver doblando los rayos de luz.
Los astrónomos encontraron los primeros indicios de materia oscura al observar un cúmulo de galaxias en la década de 1930. Las teorías de que las galaxias están envueltas en materia oscura se han convertido en un problema importante desde que los astrónomos se dieron cuenta de que las galaxias eran más rápidas en la década de 1970. rota teniendo en cuenta la cantidad de material visible contienen.
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Los candidatos potenciales para partículas de materia oscura incluyen fantasmas, partículas diminutas conocidas como: neutrino, partículas frías teóricamente oscuras conocidas como ejes և han sugerido partículas de masa que interactúan débilmente, o WIMP.
Los nuevos límites de masa pueden ayudar a eliminar algunos de estos candidatos, dependiendo de las características específicas de la materia oscura específica, dijo Kalmet.
Gravedad cuántica
Lo que los científicos saben es que la materia oscura parece interactuar con la luz, la materia normal, solo a través de la gravedad, no por ninguna otra. fuerzas fundamentales; Por lo tanto, los investigadores utilizaron teorías gravitacionales para alcanzar su límite estimado de masas de partículas de materia oscura.
Es posible que usaran los conceptos de las teorías de la gravedad cuántica, lo que llevó a un alcance mucho más estrecho que las estimaciones anteriores que usaban solo la teoría general de Einstein. relatividad,
«Nuestra idea era muy simple», dijo Calmet a WordsSideKick.com. «Sorprendentemente, la gente no ha pensado en esto antes».
La teoría de Einstein relatividad general basado en la física clásica; predice perfectamente cómo funciona la gravedad en su mayor parte, pero decae en condiciones extremas cuando los efectos de la mecánica cuántica se vuelven significativos, como centro del agujero negro,
Las teorías de la gravedad cuántica, por otro lado, intentan explicar la gravedad por medio de la mecánica cuántica, que ya puede describir las otras fuerzas fundamentales conocidas, la fuerza electromagnética. fuerza potente que mantiene la mayor parte del material junto, և fuerza débil que causa la desintegración radiactiva.
Sin embargo, ninguna de las teorías de la gravedad cuántica está todavía sólidamente fundamentada.
Calmet և Kuipers estimó el límite inferior de la masa de una partícula de materia oscura utilizando los valores de la relatividad general; և el límite superior se estimó a partir del ciclo de vida de una partícula de materia oscura mediante las teorías gravitacionales cuánticas predichas.
La naturaleza de los valores derivados de la relatividad general también determinó la naturaleza del límite superior, por lo que pudieron hacer una predicción que era independiente de cualquier modelo particular de gravedad cuántica, dijo Calmet.
El estudio encontró que, aunque los efectos gravitacionales cuánticos eran generalmente casi insignificantes, se hicieron posibles cuando una partícula de materia oscura hipotética duró mucho tiempo, cuando el universo era tan viejo como ahora (aproximadamente 13.800 millones de años), dijo. ,
Los físicos han estimado previamente que las partículas de materia oscura deberían ser más ligeras que la masa de Planck, alrededor de 1,2 x 10 ^ 19 GeV, al menos 1000 veces más pesadas que las partículas más grandes conocidas, pero más pesadas que 10 ^ menos 24 eV para acomodar las observaciones de las galaxias más pequeñas conocidas. para contener la materia oscura, dijo.
Pero hasta ahora pocos estudios han intentado reducir el rango, aunque se ha avanzado mucho en la comprensión de la gravedad cuántica en los últimos 30 años, dijo. «La gente simplemente no ha observado antes los efectos de la gravedad cuántica sobre la materia oscura».
Fuerza desconocida
Calmet dijo que se podrían usar nuevos límites en la masa de materia oscura para probar si gravedad interactúa sola con la materia oscura, lo que se supone ampliamente, o si la materia oscura se ve afectada por una fuerza desconocida de la naturaleza.
«Si descubrimos que nuestro artículo es una partícula de materia oscura fuera de la masa en discusión, no solo descubriríamos materia oscura, sino pruebas muy sólidas de que existe una nueva fuerza que actúa sobre la materia oscura más allá de la gravedad de la realidad». :
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