新しい理論は、暗黒物質が追加の宇宙難民である可能性があることを示唆しています

暗黒物質、宇宙の質量の大部分を構成するとらえどころのない物質は、重力子と呼ばれる巨大な粒子で構成されている可能性があります。 大爆発。

新しい理論は、これらの仮想粒子が余分な次元からの宇宙難民である可能性があることを示唆しています。

研究者の計算は、これらの粒子が説明するのにちょうどいい量で作成された可能性があることを示しています 暗黒物質、これは通常の物質の重力によってのみ「見る」ことができます。

巨大な重力子は、初期の宇宙での通常の粒子の衝突によって生成されました。

このプロセスは、巨大な重力子が暗黒物質の候補になるにはあまりにもまれであると考えられています」と、研究の共著者であるフランスのリヨン大学の物理学者、ジャコモ・カッチャリアはライブサイエンスに語った。

しかし、2月にジャーナルに発表された新しい研究では 物理的レビューレターCacciapagliaは、高麗大学校の物理学者HaiyingCaiとSeungJ. Leeとともに、これらの重力子の十分な量が初期の宇宙で合成され、現在宇宙で発見されているすべての暗黒物質を説明できることを発見しました。

この研究では、重力子が存在する場合、その質量は1メガエレクトロンボルト（MeV）未満であるため、電子の質量の2倍以下であることがわかりました。

この質量レベルは、 ヒッグス粒子 それは通常の物質の塊を生成します-これは、モデルが宇宙のすべての暗黒物質を説明するのに十分な量を生成するために不可欠です。 （比較のために、最も軽い既知の粒子は ニュートリノによると、陽子の重さは約940 MeVであるのに対し、重さは2MeV未満です。 米国国立標準技術研究所。）

チームは、余分な次元の証拠を探しているときにこれらの仮想重力子を見つけました。これは、観測された3次元の空間と4番目の次元の横に存在すると思われる物理学者もいます。 時間。

チーム理論では、 重力 それは追加の次元に広がり、私たちの宇宙では巨大な重力子として具現化されています。

しかし、これらの粒子は通常の物質と弱く相互作用し、重力によってのみ相互作用します。

この説明は、私たちが暗黒物質について知っていることと不気味に似ています。暗黒物質は、光と相互作用しませんが、宇宙のいたるところに感じられる重力効果を持っています。 たとえば、この重力効果は、銀河が飛び去るのを防ぐものです。

「暗黒物質粒子としての巨大な重力子の主な利点は、重力によってのみ相互作用することであり、したがって、それらの存在を検出する試みから逃れることができる」とカキアパリア氏は述べた。

対照的に、他の暗黒物質候補は、弱い塊状粒子、軸索、および ニュートリノ それらはまた、他の力や領域との非常に微妙な相互作用を通して感じることができます。

巨大な重力子が重力を介して宇宙の他の粒子や力とほとんど相互作用しないという事実は、別の利点を提供します。

「それらの相互作用は非常に弱いため、それらは非常にゆっくりと崩壊し、宇宙の寿命を通して安定したままです。同じ理由で、それらは宇宙の膨張中にゆっくりと生成され、今日までそこに蓄積します」とCacciapagliaは言いました。

過去には、物理​​学者は、重力子を生成するプロセスが非常にまれであるため、重力子が暗黒物質の候補である可能性が高いと考えていました。 その結果、重力子は他の粒子よりもはるかに低い速度で生成されます。

しかし、チームはその後ピコ秒（数兆分の1秒）でそれを発見しました 大爆発ただし、これらの重力子の多くは、以前の理論が示唆したよりも多く作成された可能性があります。

研究によると、このブーストは、巨大な重力子が宇宙で見つけた暗黒物質の量を正確に説明するのに十分であることがわかりました。

「補強はショックだった」とカチアパリアは言った。 「結果が正しいことを確認するために多くのテストを実行する必要がありました。それは、巨大な重力子を暗黒物質の潜在的な候補と見なす方法にパラダイムシフトをもたらすからです。」

巨大な重力子がエネルギースケールの下で形成されるため ヒッグス粒子、現在の素粒子物理学ではうまく説明されていない、より高いエネルギースケールに関連する不確実性から解放されました。

チームの理論は、次のような粒子加速器で研究された物理学をリンクしています 大型ハドロン衝突型加速器 重力の物理学で。

これは、CERNのFuture Circular Colliderなどの強力な粒子加速器が2035年に動作を開始する可能性があることを意味し、潜在的な暗黒物質粒子の証拠を探すことができます。

「おそらく私たちのベストショットは、未来の高解像度粒子衝突型加速器だろう」とカキアパリア氏は語った。 「これは私たちが現在調査しているものです。」

この記事はもともとによって公開されました ライブサイエンス。 読む 元の記事はこちら。