(cokada/iStock/Getty Images) Zwei Experimente auf der Suche nach einem Flüstern eines Teilchens, das das Auseinanderfliegen ganzer Galaxien verhindert, brachten kürzlich widersprüchliche Ergebnisse. Der eine blieb leer, der andere gibt uns allen Grund, weiter zu suchen.
Dunkel Bosonen Sind Dunkle Materie Kandidaten, die auf krafttragenden Partikeln basieren, die nicht wirklich viel Kraft entfalten.
Im Gegensatz zu den Bosonen, mit denen wir besser vertraut sind, etwa den Photonen, die Moleküle binden, und den Gluonen, die Atomkerne zusammenhalten, hätte ein Austausch dunkler Bosonen kaum Auswirkungen auf ihre unmittelbare Umgebung.
Wenn sie jedoch existierten, könnte ihre kollektive Energie für die Bildung der Dunklen Materie verantwortlich sein – der fehlenden Masse, die für die zusätzliche Schwerkraft sorgt, die erforderlich ist, um unser Sternenuniversum in seinen vertrauten Formationen zu halten.
Leider wäre die Anwesenheit solcher Bosonen etwa so wahrnehmbar wie das Rauschen in einem Sturm. Für einen Physiker könnte jedoch ein Murmeln ausreichen, um bei der richtigen Art von Experiment noch wahrnehmbar zu sein.
Die beiden Studien – eine unter der Leitung von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT), die andere von der Universität Aarhus in Dänemark – suchten nach subtilen Unterschieden in der Positionierung eines Elektrons in einem Isotop, wenn es zwischen Energieniveaus springt. Wenn es schwankte, könnte dies ein verräterisches Zeichen für eine Dunkelheit sein Boson 's Anstoß.
Theoretisch würde dieses Boson durch eine Wechselwirkung zwischen dem umlaufenden Elektron und den Quarks entstehen, aus denen die Neutronen im Atomkern bestehen.
Das vom MIT geleitete Team verwendete für sein Experiment eine Handvoll Ytterbiumisotope, während für die von der Universität Aarhus geleitete Gruppe Kalzium das Element der Wahl war.
Beide Experimente ordneten ihre Daten in einer Art Diagramm an, das speziell für die Messung dieser Art von Isotopenbewegungen entwickelt wurde. Während das Calcium-basierte Experiment wie vorhergesagt aussah, stimmte die Ytterbium-Darstellung nicht, mit a statistisch signifikant Abweichung in der Linearität des Diagramms.
Das ist kein Grund zum Feiern. Einerseits könnte ein Boson zwar die Zahlen erklären, aber auch ein Unterschied in der Art und Weise, wie sie Berechnungen durchführen, eine Art Korrektur, die als quadratische Feldverschiebung bezeichnet wird.
Warum genau bei einem Experiment etwas Seltsames und bei dem anderen überhaupt nichts gefunden wurde, bedarf es ebenfalls einer Erklärung.
Wie immer brauchen wir mehr Daten. Eine Menge mehr. Aber genau herauszufinden, was mehr als ein Viertel des Universums ausmacht, ist eine der größten Fragen in der Wissenschaft, daher werden alle möglichen Hinweise mit Spannung verfolgt.
Hinzufügen neuer Arten krafttragender Teilchen zum Standardmodell wird durch nichts in der Physik unbedingt ausgeschlossen, aber es wäre eine große Sache, einen solchen zu finden.
Letztes Jahr Physiker waren von Teilchen erregt, die sich in seltsamen Winkeln wegbewegten, was auf eine bisher unbekannte Kraft am Werk hindeutete.
Ebenso die Anzahl der Elektronen, die im XENON1T-Dunkle-Materie-Setup zurückstoßen Ich habe dieses Jahr schon früh mit der Zunge geredet , was zu Spekulationen über einen hypothetischen Kandidaten für dunkle Materie einlädt ein Axion genannt .
So interessant diese Ergebnisse auch sind, uns wurde schon früher das Herz gebrochen. Im Jahr 2016 wurde eine Art Kandidat für dunkle Materie namens a Boson tragen War Gerüchten zufolge wurde er entdeckt unter den Daten, die der Large Hadron Collider bei seiner Suche nach dem Higgs-Teilchen gesammelt hat.
Man könnte sich dieses Teilchen als eine Art dunkle Version davon vorstellen Higgs-Boson , der der Dunklen Materie ihre Kraft verleiht, ohne sich auf andere Weise deutlich zu machen.
CERN warf kaltes Wasser über diesen Klatsch, das muss man leider sagen. Das bedeutet nicht, dass ein solches Teilchen nicht existiert oder dass Zeichen nicht verlockend sind – nur, dass wir es nicht mit wirklicher Sicherheit bestätigen können.
Größere Collider , empfindlichere Geräte und clevere neue Methoden zur Suche nach subtilen Stößen und Flüstern praktisch nicht existierender Partikel könnten uns eines Tages die Antworten liefern, die wir brauchen.
Dunkle Materie wird es sicher nicht einfach machen.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Untersuchung , Hier Und Hier .