ダークマターは宇宙パズルの鍵だ

磁場がどのように形成されるのかはわかっていません。 現在、新しい理論研究により、私たちの宇宙の目に見えない部分が宇宙の検出にどのように役立つのかがわかり、宇宙の1秒以内であっても原始的な起源が示唆されています。 大爆発。

宇宙全体に散らばる暗黒物質の小さなハローは、原始磁場の高感度プローブとして機能する可能性があります。 これは、SISSA が実施し、雑誌に掲載された理論的研究の結果です。 物理的なレビューレター。

磁場は宇宙のあらゆる場所に巨大なスケールで存在します。 しかし、その起源は学者の間でもまだ議論の余地があります。 興味深い可能性としては、磁場は宇宙自体の誕生に近い時期に発生した、つまり原始的な磁場であるということです。

この研究で研究者らは、もし磁場が実際に原始的なものであれば、小規模なスケールで暗黒物質密度の摂動の増加を引き起こす可能性があることを示した。 このプロセスの最終的な影響は、暗黒物質の小さなハローの形成であり、これが検出されれば、磁場の原初的な性質を示すことになる。

したがって、明らかに矛盾していますが、私たちの宇宙の目に見えない部分は、目に見える部分の構成要素の性質を決定するのに役立つ可能性があります。

この研究で研究者らは、もし磁場が実際に原始的なものであれば、小規模なスケールで暗黒物質密度の摂動の増加を引き起こす可能性があることを示した。 このプロセスの最終的な影響は、暗黒物質の小さなハローの形成であり、これが検出されれば、磁場の原初的な性質を示すことになる。 クレジット: ルーシー・クラスティカ

磁場の形成を強調する

「磁場は宇宙のどこにでも存在します」と論文の著者であるSISSAのプランジャル・ラリガンカールは説明する。 「それらの形成に関する考えられる理論の 1 つは、これまでに観察されたものが宇宙の初期段階で生成された可能性があることを示唆しています。しかし、この示唆には物理学の標準模型では説明が不足しています。

この側面に光を当て、「原始的な」磁場を検出する方法を見つけるために、この研究を通じて「間接的」と定義できる方法を提案します。 私たちのアプローチは、「暗黒物質に対する磁場の影響は何ですか?」という質問に基づいています。 直接的な相互作用はないことが知られています。 しかし、ラリガンカール氏は、「重力を通じて間接的に何かが起こる」と説明しています。

まさに原始宇宙から

原始磁場は、原始宇宙の電子と陽子の密度をさらに乱す可能性があります。 それらが非常に大きくなると、磁場自体に影響を与えます。 その結果、小規模な変動が抑制されます。

「研究では、予想外のことが分かりました」とラリガンカール氏は説明する。 バリオン密度の増加は、その後のキャンセルの可能性なしに暗黒物質摂動の増加につながります。 これにより、小規模な崩壊が引き起こされ、暗黒物質の小さなハローが生成されるでしょう。

その結果、バリオン物質の密度の変動は相殺されるものの、すべて重力相互作用のみによって、小さなハロー全体に痕跡が残るということになる、と著者は続けている。

「これらの理論的結果はまた、小さなハローの存在量が原始磁場の現在の存在によってではなく、原始宇宙における磁場の強さによって決定されることを示している」とプランジャル・ラリガンカール氏は結論付けた。 したがって、小さな暗黒物質ハローの発見は、磁場が非常に早く、たとえビッグバン後 1 秒以内に形成されたという仮説を強化するでしょう。

参考文献: 「原始磁場からの暗黒物質のマイクロハロー」プランジャル・ラリガンカール著、2023 年 12 月 8 日 物理的なレビューレター。
土井: 10.1103/PhysRevLett.131.231002