สสารมืดต้องไม่หนักเกินไปหรืออาจทำลายแบบจำลองที่ดีที่สุดของจักรวาลของเราได้ การวิจัยใหม่แนะนำ
เรามีหลักฐานมากมายที่แสดงว่ามีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นในจักรวาล ดาวฤกษ์โคจรภายในกาแลคซีเร็วเกินไป กาแลคซีเคลื่อนที่ภายในกระจุกดาวเร็วเกินไป โครงสร้างเติบโตและพัฒนาเร็วเกินไป ถ้าเรานับเฉพาะเรื่องที่มองเห็นก็ไม่พอเพื่ออธิบายพฤติกรรมทั้งหมดนี้
นักจักรวาลวิทยาส่วนใหญ่เชื่อว่าปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้สามารถอธิบายได้ผ่านการมีอยู่ของซึ่งเป็นรูปแบบสมมุติของสสารที่มีมวลมาก เป็นกลางทางไฟฟ้า และแทบจะไม่มีอันตรกิริยากับสสารปกติเลย สสารมืดนี้ประกอบขึ้นเป็นมวลส่วนใหญ่ในจักรวาล ซึ่งมีมากกว่าปริมาณสสารเรืองแสงมาก
การระบุตัวตนของสสารมืดยังคงเป็นปริศนา เนื่องจากการทดลองที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับการชนกันที่หลงทางซึ่งพบไม่บ่อยนั้นไม่สามารถค้นพบสิ่งใดเลย แต่การทดลองเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่การกำหนดเป้าหมายไปที่ช่วงมวลเฉพาะ: ประมาณ 10 ถึง 1,000 กิกะอิเล็กตรอนโวลต์ (GeV) (GeV เทียบเท่ากับ 1 พันล้านอิเล็กตรอนโวลต์) ซึ่งอยู่ในช่วงของอนุภาคที่หนักที่สุดที่เรารู้จัก เช่น W โบซอนและท็อปควาร์ก เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักทฤษฎีชื่นชอบพิสัยมวลนี้เนื่องจากมีการขยายง่ายๆ หลายประการของของฟิสิกส์อนุภาคทำนายการมีอยู่ของอนุภาคดังกล่าว
เนื่องจากเรายังไม่พบสิ่งใดเลย เราจึงเริ่มสงสัยว่าสสารมืดอาจเบาหรือหนักกว่าที่เราคิดไว้ แต่สสารมืดที่หนักกว่าก็ประสบปัญหาร้ายแรงบางประการตามข้อมูลใหม่กระดาษเผยแพร่ไปยังฐานข้อมูลก่อนพิมพ์ arXiv
ปัญหาก็คือว่าบางครั้งสสารมืดก็มีปฏิกิริยากับสสารปกติถ้าเพียงแต่ไม่บ่อยนัก แต่ในจักรวาลยุคแรกๆ เมื่อจักรวาลร้อนกว่าและหนาแน่นกว่ามาก ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นบ่อยกว่ามาก ในที่สุด เมื่อเอกภพขยายตัวและเย็นลง ปฏิกิริยาเหล่านี้ช้าลงและหยุดลง ส่งผลให้สสารมืด "กลายเป็นน้ำแข็ง" และนิ่งเงียบในพื้นหลัง
ที่เกี่ยวข้อง:
แม้ว่าจะมีตัวเลือกสสารมืดที่เป็นไปได้มากมายหลายแบบ แต่หลายแบบจำลองก็มีปฏิกิริยากับอนุภาคปกติผ่านการแลกเปลี่ยนที่เกี่ยวข้องกับ— อนุภาคพื้นฐานที่มีอันตรกิริยากับอนุภาคอื่นๆ เกือบทั้งหมด และจากการปฏิสัมพันธ์เหล่านั้น ทำให้อนุภาคเหล่านั้นมีมวล
เรารู้มวลของฮิกส์โบซอน: ประมาณ 125 GeV นักวิจัยพบว่ามวลนี้ทำให้เกิดขีดจำกัดบนพื้นฐานสำหรับมวลที่เป็นไปได้ของวัตถุที่อาจเป็นไปได้ของสสารมืดส่วนใหญ่
ปัญหาคือปฏิสัมพันธ์ทั้งหมดในวิชาฟิสิกส์นั้นเป็นถนนสองทาง ฮิกส์พูดถึงทั้งสสารมืดและสสารปกติ และในหลายแบบจำลอง ยังเป็นสื่อกลางในการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารเหล่านั้น แต่สสารทั้งสองประเภทก็โต้ตอบกับฮิกส์เช่นกัน อันตรกิริยาเหล่านี้ปรากฏเป็นการเปลี่ยนแปลงมวลของฮิกส์โบซอนเล็กน้อย
สำหรับอนุภาคแบบจำลองมาตรฐาน เราสามารถคำนวณปฏิกิริยาระหว่างการแก้ไขและการป้อนกลับ ซึ่งเป็นวิธีที่นักทฤษฎีทำนายมวลของฮิกส์โบซอนได้ดีก่อนที่จะตรวจพบ
นักวิจัยพบว่าถ้าอนุภาคสสารมืดมีมวลมากกว่าสองสามพัน GeV การมีส่วนร่วมของมันต่อมวลฮิกส์จะมีความสำคัญอย่างไม่น่าเชื่อ โดยขับไล่มันออกไปจากค่าที่สังเกตได้ และเนื่องจากฮิกส์เป็นศูนย์กลางในการกำหนดฟิสิกส์พื้นฐานอื่นๆ มากมาย มันจึงปิดปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคโดยสิ้นเชิง
อย่างไรก็ตาม มีความเป็นไปได้ที่จะหลีกเลี่ยงข้อจำกัดนี้ สสารมืดอาจไม่โต้ตอบกับอนุภาคปกติเลย หรือปฏิสัมพันธ์อาจเกิดขึ้นผ่านกลไกแปลกใหม่บางอย่างที่ไม่เกี่ยวข้องกับฮิกส์ แต่โมเดลเหล่านั้นมีอยู่ไม่มากนัก และต้องมีการปรับแต่งและขั้นตอนเพิ่มเติมมากมาย
หรืออาจเป็นได้ว่าสสารมืดเบากว่าที่เราคิด ถ้าเราไม่คิดว่าสสารมืดหนักจะเป็นตัวเลือกที่เป็นไปได้ เมื่อเราเรียนรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบลึกลับของจักรวาลนี้ต่อไป เราก็สามารถมุ่งความสนใจไปที่ทิศทางอื่นแทนได้ มีความสนใจในอนุภาค axions ซึ่งเป็นอนุภาคแสงมากเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งได้รับการทำนายในแบบจำลองฟิสิกส์ของอนุภาคบางแบบ และอาจเป็นตัวเลือกสสารมืดที่มีชีวิตได้
ในด้านการทดลอง หากผลลัพธ์นี้ได้รับการยืนยันและถือเป็นข้อจำกัดอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับมวลอนุภาคของสสารมืด เราก็สามารถปรับแต่งและออกแบบการทดลองของเราใหม่เพื่อค้นหาอนุภาคที่มีมวลต่ำ แทนที่จะเป็นอนุภาคที่มีมวลสูง
โพสต์ครั้งแรกเมื่อสเปซดอทคอม-
