คุณคงรู้ว่ามีเพียง 15 เปอร์เซ็นต์ของจักรวาลที่รู้จักนั้นประกอบด้วยสสารที่เราสามารถมองเห็นได้จริง พื้นที่ส่วนใหญ่ของจักรวาล - ประมาณร้อยละ 85 -ประกอบด้วยสสารมืดและพลังงานมืด- ปรากฏการณ์สองประการที่ปัจจุบันวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบ 100 เปอร์เซ็นต์แม้ว่าจะพยายามอย่างดีที่สุดแล้วก็ตามของนักวิจัยทั่วโลก
แต่ตอนนี้ต้องขอบคุณกระดาษประพันธ์โดยนักฟิสิกส์กว่า 100 คน… ก็ยังไม่มีใครรู้จัก แต่ก็เป็นที่รู้จักน้อยกว่าเมื่อก่อนนิดหน่อย เพราะเป็นหนึ่งในผู้สมัครอันดับต้นๆ ของได้รับการหักล้างไปมากแล้ว
สสารประเภทที่ประกอบขึ้นเป็นทุกสิ่งที่เราเคยเห็นในจักรวาล ตั้งแต่ควาร์กเล็กๆ ไปจนถึงกาแล็กซีขนาดใหญ่ มีเพียง 15 เปอร์เซ็นต์ของสสารที่อยู่ข้างนอกนั้นจริงๆ ส่วนที่เหลือเป็นที่รู้จักอย่างลึกลับว่าเป็นสสารมืด เพราะเรามองไม่เห็นมัน และไม่มีใครรู้ว่ามันคืออะไร แต่เราเกือบจะมั่นใจว่ามันอยู่ข้างนอกนั้น เว้นแต่เราจะต้องคิดใหม่อย่างจริงจังความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกฎแห่งแรงโน้มถ่วง- พลังที่ควบคุมทุกสิ่งในจักรวาลที่รู้จัก
มีนักวิทยาศาสตร์บางคนกำลังคิดใหม่ในลักษณะนี้ แต่ส่วนใหญ่เห็นพ้องกันว่าสสารมืดจะต้องเป็นอะไรบางอย่าง พวกเขาแค่ไม่เห็นด้วยเกี่ยวกับอะไรสิ่งนั้นจริงๆ แล้วเป็น- คู่แข่งชั้นนำคือคลาสของอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างอ่อนแอหรือ WIMP- แต่มีความเป็นไปได้อื่นๆ ที่มีชื่อที่น่าตื่นเต้น เช่น แอกซอน อนุภาคคล้ายแอกเซียน และอนุภาคสมมาตรยิ่งยวด
ต้องขอบคุณกล้องโทรทรรศน์พื้นที่ขนาดใหญ่แฟร์มี ความเป็นไปได้ต่างๆ มากมายเริ่มลดน้อยลง
Axions ถูกเสนอครั้งแรกในปี 1977เพื่อแก้ไขปัญหาในโครโมไดนามิกส์ควอนตัม - ทฤษฎีที่ว่าควาร์กมีปฏิกิริยาต่อกันอย่างไร ต่อมาเมื่อมีการพัฒนาในอีก 10 หรือ 20 ปีข้างหน้า พวกเขาสังเกตเห็นอนุภาคบางอย่างปรากฏขึ้นในนั้น ซึ่งดูเหมือนแอกซอนมาก
นักฟิสิกส์มีชื่อเสียงในการตั้งชื่อสิ่งต่าง ๆ ได้ดี ดังนั้นพวกเขาจึงเรียกอนุภาคใหม่ที่น่าตื่นเต้นเหล่านี้ว่า อนุภาคคล้ายแอกเซียน หรือ ALP
ไม่นานก่อนที่พวกเขาจะตระหนักว่า axions และ ALP อาจเกิดขึ้นได้ยังสร้างตัวเลือกที่ดีสำหรับสสารมืดด้วยเมื่อสร้างแสงและสสารทั้งหมดในจักรวาล มันควรจะสร้าง axions และ ALP ขึ้นมาด้วย - หากมีอยู่ แต่ถ้าเป็นเช่นนั้น อนุภาคเหล่านี้ก็น่าจะรวมตัวกันตรงจุดที่เห็นหลักฐานของสสารมืด
สสารมืดนั้นมองเห็นได้ยาก นั่นคือสิ่งที่ทำให้มันเป็นสสารมืด ดังนั้นเพื่อที่จะมองหามัน คุณต้องนึกถึงบางสิ่งที่ชาญฉลาดที่ไม่มีใครเคยลองมาก่อน และนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้พยายามดูรังสีแกมมาจริงๆ ดังนั้น นักวิจัยเหล่านี้จึงดูรังสีแกมมา
ในบางครั้ง คุณคงคาดหวังว่า axion หรือ ALP จะเจอเรื่องปกติเล็กน้อยซึ่งควรจะส่งรังสีแกมมาออกสู่อวกาศด้วยพลังงานเฉพาะ รังสีแกมมาเหล่านี้จะมองเห็นได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ เช่น กล้องโทรทรรศน์พื้นที่ขนาดใหญ่แฟร์มี (LAT)
แบบจำลอง ALP ที่แตกต่างกันทำนายจำนวนพวกมันในจักรวาลต่างกัน: บางแบบจำลองบอกว่าสสารมืดทั้งหมดอาจเป็น ALP ในขณะที่บางแบบจำลองบอกว่าพวกมันประกอบขึ้นเพียงเศษเสี้ยวเท่านั้น แบบจำลองต่างๆ เหล่านี้ทำนายปริมาณรังสีแกมมาที่แตกต่างกัน ดังนั้นคุณจึงใช้จำนวนและชนิดของรังสีแกมมาที่สังเกตได้เพื่อทดสอบแบบจำลองต่างๆ ของ ALP
นั่นเป็นขั้นตอนมากมาย แต่เป็นสิ่งที่ทีมนักวิทยาศาสตร์ 102 คนได้ทำในรายงานล่าสุดในจดหมายทบทวนทางกายภาพ
พวกเขาใช้ข้อมูล LAT หกปีบนกาแลคซี NGC 1275 (อีกชื่อหนึ่งที่สร้างสรรค์มาก) และตรวจสอบเพื่อดูว่ารังสีแกมมาที่สังเกตได้ตรงกับแบบจำลองยอดนิยมบางรุ่นหรือไม่ โดยที่ ALP ประกอบขึ้นเป็นประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ของสสารมืดในจักรวาล หากแบบจำลอง ALP เหล่านี้ถูกต้อง ก็จะยังคงทำให้ 80 เปอร์เซ็นต์ของมวลในจักรวาลไม่สามารถอธิบายได้ แต่คุณต้องเริ่มต้นจากสิ่งเหล่านี้
ดูเหมือนว่าเราจะต้องเริ่มต้นที่อื่น ทีมงานจำลองกาแลคซีที่มีและไม่มี ALP จากนั้นจึงตรวจสอบผลลัพธ์ของการจำลองเหล่านี้เทียบกับการสังเกตการณ์ในช่วงหกปีนั้น พวกเขาพบว่า ALP ดูเหมือนจะไม่สามารถทำนายรังสีแกมมาที่สังเกตได้ได้ดีไปกว่าแบบจำลองที่ไม่มีรังสีเหล่านี้
และในทางวิทยาศาสตร์ หากคุณมีสมมติฐานสองข้อที่ทำงานได้ดีพอๆ กัน คุณจะกำจัดข้อสันนิษฐานที่มีเนื้อหามากกว่านั้นออกไป ในกรณีนี้ คุณจะกำจัดอันที่มี ALP เหล่านั้นออกไป
ยังมีความเป็นไปได้อีกมากมายในการสำรวจ LAT และกล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาในอนาคต สิ่งที่ชัดเจนที่สุดที่นักวิจัยกล่าวถึงคือแบบจำลองที่ ALP ประกอบขึ้นเป็นสสารมืดทั้งหมด ไม่ใช่แค่ 5 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น แต่การทดสอบโมเดลนี้คงต้องใช้เวลาพอสมควร
เป็นไปได้ว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เราจะค้นพบสิ่งที่ประกอบขึ้นเป็นสสารมืดทั้งหมดในจักรวาล หรือเราจะค้นพบสิ่งที่ไม่สมเหตุสมผล ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็น่าตื่นเต้นทีเดียว
