Wie erkennt man eine unsichtbare Kraft?
Wissenschaftler der Durham University und des Kings College London präsentierten eine neue theoretische Übersicht, die die Suche nach Axion-Dunkelmaterie stark unterstützt, eine Presseerklärung enthüllt.
Es bietet einen neuen Entwurf für den Nachweis dunkler Materie sowie einen erneuten Aufruf an Wissenschaftler, das hypothetische Axion-Teilchen zu untersuchen.
Dunkle Materie nachweisen
Obwohl bekannt ist, dass dunkle Materie 85 Prozent der Materie im Universum ausmacht, bleibt ihre genaue Zusammensetzung für die wissenschaftliche Gemeinschaft ein Rätsel. Wissenschaftler kennen dunkle Materie aufgrund ihrer beobachtbarer Gravitationseffekt auf Sternen und Galaxien, aber sie wissen nicht, welche Art von Teilchen für die mysteriöse Kraft verantwortlich ist.
Ein Anwärter ist das Axion, ein hypothetisches Elementarteilchen, das erstmals 1977 als Teil der Peccei-Quinn-Theorie postuliert wurde, die eine mögliche Lösung für das Problem der starken CP lieferte. In dieser Theorie erklärt das Axion, warum die starke Wechselwirkung – die Kraft, diebindet Quarks in Protonen und Neutronen – gehorcht der Zeitumkehrsymmetrie.
"Es ist eine sehr aufregende Zeit, ein Axion-Physiker zu sein. Niemand kennt noch die Identität von dunkle Materie“, sagte die Mitautorin der Studie, Dr. Francesca Chadha-Day. „Durch die Suche nach verschiedenen Möglichkeiten, wie dem Axion, hoffen wir, dieses Rätsel eines Tages lösen zu können.“
Analyse von Axionen
Die Forscher hinter der neuen theoretischen Übersicht analysierten Axionen aus mathematischer Sicht und postulierten auch, wie sich die hypothetischen Teilchen auf die fundamentalen Symmetrien des Standardmodells beziehen Teilchenphysik. „Axion-Dunkle Materie verhält sich eher wie ein Feld, das das Universum bedeckt, als wie einzelne Teilchen“, erklären die Forscher in ihrer Presseerklärung. „In der frühes Universum, der Wert des Axionfeldes beginnt hin und her zu oszillieren. Die in diesen Schwingungen gespeicherte Energie ist Axiondunkle Materie."
Die neue Studie bietet potenzielle Methoden zum Nachweis von Axion-Wechselwirkungen in einem Labor. Obwohl dunkle Axion-Materie theoretisch sehr schwach mit Licht interagiert – wie alle dunkle Materie – hat ein Photon, das durch ein Magnetfeld wandert, eine geringe Wahrscheinlichkeitsich in ein Axion verwandeln, erklärten die Forscher. Vor diesem Hintergrund könnten Astronomen Bilder von Galaxien verfeinern, die durch Magnetfelder leuchten. Die Forscher hoffen, dass ihre Arbeit dazu beiträgt, einen Überblick über neue Wege zu geben, die schließlich zum lang Gesuchten führen könntenNachweis dunkler Materie.