โดย Paul Sutter เผยแพร่เมื่อ 09 กรกฎาคม 2021Dark matter particles might interact with each other.อนุภาคสสารมืดอาจโต้ตอบซึ่งกันและกัน (เครดิตภาพ: Shutterstock)
สสารมืดอาจจะแปลกกว่าที่ทุกคนคิดกล่าวว่านักจักรวาลวิทยาที่ชี้ให้เห็นสารลึกลับนี้ที่คิดเป็นมากกว่า 80% ของมวลของจักรวาลสามารถโต้ตอบกับตัวเอง”เราอาศัยอยู่ในมหาสมุทรแห่งสสารมืด แต่เรารู้น้อยมากเกี่ยวกับสิ่งที่อาจเป็นได้” Flip Tanedo ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียริเวอร์ไซด์กล่าวในแถลงการณ์
ทุกความพยายามที่จะอธิบายสสารมืดโดยใช้ฟิสิกส์ที่รู้จักกันได้มาสั้น ๆ และเพื่อให้ Tanedo
และผู้ร่วมงานของเขากําลังพัฒนาแบบจําลองที่แปลกใหม่ที่อาจตรงกับการสังเกตที่ดีกว่า พวกเขาถามว่า: ถ้าสสารมืดมีปฏิสัมพันธ์กับตัวเองผ่านความต่อเนื่องของกองกําลังที่ปฏิบัติการในพื้นที่ที่มีมิติมากกว่าสามปกติของเรา? มันฟังดูป่า เถื่อน แต่แบบจําลองของพวกเขาสามารถอธิบายพฤติกรรมของดาวฤกษ์ในกาแลคซีขนาดเล็กได้ดีกว่าแบบจําลองสสารมืดแบบดั้งเดิมที่เรียบง่าย ดังนั้นมันจึงคุ้มค่าที่จะยิง
ที่เกี่ยวข้อง: 11 คําถามที่ใหญ่ที่สุดที่ยังไม่ได้รับคําตอบเกี่ยวกับสสารมืด
กาแลคซีขนาดเล็กปัญหาใหญ่
แม้ว่านักจักรวาลวิทยาจะไม่ทราบตัวตนของสสารมืด แต่พวกเขารู้คุณสมบัติบางอย่าง ข้อสังเกตทั้งหมดบ่งชี้ว่าสสารมืดทําจากอนุภาคชนิดใหม่ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่รู้จักฟิสิกส์ อนุภาคที่ท่วมแต่ละและทุกกาแลคซีคิดเป็นมากกว่า 80% ของมวลของพวกเขา อนุภาคนั้นจะต้องไม่โต้ตอบกับแสงมากถ้าเลย (มิฉะนั้นเราจะเห็นมันในตอนนี้ในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์) และมันจะต้องไม่โต้ตอบกับสสารปกติมากถ้าเลย (มิฉะนั้นเราจะเห็นมันในการทดลองการชนอนุภาค)
เมื่อนําคุณสมบัติเหล่านี้มารวมกันนักจักรวาลวิทยาสามารถสร้างการจําลองคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนของวิวัฒนาการของโครงสร้างขนาดใหญ่ในจักรวาล การจําลองเหล่านั้นโดยทั่วไปตรงกับข้อสังเกตโดยมีข้อแม้ที่น่าสนใจอย่างหนึ่ง ภาพที่เรียบง่ายของสสารมืดนี้คาดการณ์ว่ากาแลคซีขนาดเล็กควรมีความหนาแน่นสูงมากของสสารมืดในแกนของพวกเขา (รู้จักกันในนามนักจักรวาลวิทยาเป็นแบบจําลอง “cusp”) แต่การสังเกตแทนแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของสสารมืดค่อนข้างแบนดังนั้นสิ่งที่จะต้องกระจายอย่างสม่ําเสมอทั่วกาแลคซีขนาดเล็ก (เรียกว่า “แบบจําลองหลัก”)
ปัญหา “core-cusp” นี้เป็นหนามในด้านของการศึกษาสสารมืดมานานหลายทศวรรษ แบบจําลองที่ประสบความสําเร็จของสสารมืดจะต้องสามารถบัญชีสําหรับพฤติกรรมของกาแลคซีขนาดเล็กและขนาดใหญ่พร้อมกับการสังเกตสสารมืดอื่น ๆ ทั้งหมด แบบจําลองหนึ่งดังกล่าวเรียกว่าสสารมืดที่มีปฏิสัมพันธ์ด้วยตนเองและเช่นเดียวกับชื่อที่ชี้ให้เห็นว่าสสารมืดมีปฏิสัมพันธ์กับตัวเองเป็นครั้งคราวซึ่งหมายความว่าอนุภาคสสารมืดบางครั้งอาจกระเด้งออกจากกันหรือทําลายล้างซึ่งกันและกัน ปฏิสัมพันธ์ด้วยตนเองนี้ทําให้บริเวณที่มีความหนาแน่นของสสารมืดสูงราบรื่นขึ้นเปลี่ยน cusps เป็นแกนในกาแลคซีขนาดเล็ก
หัวใจหลักของปัญหา
ปัญหาได้รับการแก้ไขแล้วใช่ไหม? ไม่เชิง: แบบจําลองสสารมืดที่มีปฏิสัมพันธ์กับตัวเองมีปัญหาในการจับคู่ข้อสังเกตอื่น ๆ เช่นเลนส์กาแล็กซี (เมื่อแรงโน้มถ่วงจากสสารจํานวนมากบิดเบือนและขยายแสงจากกาแลคซีบางแห่งที่อยู่เบื้องหลัง) และการเติบโตของกาแลคซีในจักรวาลยุคแรก
อย่างไรก็ตามแบบจําลองที่ยังด้อยประสิทธิภาพเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพที่รู้จักกันซึ่งเกิดขึ้นผ่านหนึ่งในสี่กองกําลังพื้นฐานของธรรมชาติ อิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันผ่านแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ควาร์กมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันผ่านพลังที่แข็งแกร่ง และอื่น ๆ แต่ถ้าเพียงแค่การส่งออกฟิสิกส์ที่รู้จักกัน ในขอบเขตของสสารมืด กําลังมาสั้น ๆ บางทีมันอาจจะถึงเวลาที่จะมองไปที่กองกําลังใหม่อย่างสมบูรณ์
ทาเนโด้และผู้ร่วมงานของเขาพยายามทําเช่นนั้นและอธิบายงานของพวกเขาในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 1 มิถุนายนใน วารสารฟิสิกส์พลังงานสูง (เปิดในแท็บใหม่). โมเดลใหม่ของพวกเขาขยายรูปแบบที่เป็นไปได้ของสสารมืดที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างมากทําให้กองกําลังที่ไม่รู้จักเข้ามามีบทบาท
”เป้าหมายของโครงการวิจัยของผมในช่วงสองปีที่ผ่านมาคือการขยายแนวคิดเรื่อง ‘การพูดคุย’ ของสสารมืดไปยังกองกําลังมืด” ทาเนโดกล่าวในแถลงการณ์ “ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมานักฟิสิกส์ได้ชื่นชมว่านอกเหนือจากสสารมืดแล้วกองกําลังมืดที่ซ่อนอยู่อาจควบคุมปฏิสัมพันธ์ของสสารมืด สิ่งเหล่านี้สามารถเขียนกฎใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ว่าควรมองหาสสารมืดอย่างไร”
วิธีการของทาเนโดะต่อสสารมืดเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติที่น่าประหลาดใจสองประการ หนึ่งแทนที่จะเป็นแรงเดียวที่เชื่อมต่ออนุภาคสสารมืดแบบจําลองรวมถึงสเปกตรัมที่ไม่มีที่สิ้นสุดของกองกําลังใหม่ทั้งหมดทํางานร่วมกัน สอง แบบจําลองต้องการมิติพิเศษ ให้กับจักรวาล ดังนั้นพื้นที่สี่มิติสเปกตรัมที่ไม่มีที่สิ้นสุดของแรงแต่ละคนแสดงด้วยอนุภาคใหม่ที่มีมวลแตกต่างกันช่วยให้มีความยืดหยุ่นมากเมื่อสร้างทฤษฎีว่า
credit : pendragonservices.com, percetakansolo.com, perfectaimbowling.com, peter-mazza.com, posdesignmanager.com, powlettreservetenniscentre.com, qserverhosting.com, queenannesanimalservices.com, rollercoasterofhate.com, serendipitywithap.com
