Die meiste Materie des Universums hat eine der Physik unbekannte Form. Wir wissen zwar nicht, was die Identität der Dunklen Materie ist, aber eine neue Erkenntnis der Quantengravitation hilft dabei, ihre Masse drastisch einzugrenzen.
Zahlreiche Beobachtungen, von der Bewegung von Sternen in Galaxien über die Eigenschaften von Galaxienhaufen bis hin zur Struktur des Universums selbst, weisen alle auf die Existenz einer neuen Zutat im Kosmos hin. Diese neue Zutat, bekannt als dunkle Materie , ist ein neues Teilchen (oder Teilchen), das dem Standardmodell der Physik derzeit unbekannt ist. Was auch immer das Teilchen ist, es darf kaum jemals mit Licht oder normaler Materie wechselwirken – sonst hätten wir es jetzt schon gesehen.
Wir haben ein paar Kandidaten für die Dunkle Materie, wie zum Beispiel WIMPs und Axionen . Darüber hinaus tappen wir im Dunkeln (Wortspiel beabsichtigt).
Aber es gibt mehr Möglichkeiten, das Problem anzugehen, als zu versuchen, ein neues Teilchen zuzubereiten, das das Universum bewohnt. Ein Paar Physiker hat kürzlich die Sprache der Quantengravitation verwendet, um der Natur des Teilchens der Dunklen Materie starke Beschränkungen aufzuerlegen. Die Forschung erschien vor kurzem inPhysik Buchstaben B .
Professor Xavier Calmet von der School of Mathematical and Physical Sciences der University of Sussex, die die Forschung leitete, sagte:
„Dies ist das erste Mal, dass jemand daran gedacht hat, das, was wir über die Quantengravitation wissen, zur Berechnung des Massenbereichs für Dunkle Materie zu verwenden. Wir waren überrascht, als wir feststellten, dass dies noch niemand zuvor getan hatte – ebenso wie die Wissenschaftlerkollegen, die unsere Arbeit begutachteten.“
Die Forschung betrachtete beide Enden des Massenbereichs der Dunklen Materie. Am leichten Ende wissen wir, dass es über einer bestimmten Massenschwelle liegen muss, ansonsten Experimente, die die mögliche Existenz einer fünften Naturkraft würde es ausschließen (alternativ könnte die Dunkle Materie auf diese fünfte Kraft reagieren). Am schweren Ende neigen massive Teilchen dazu, zu zerfallen, und wir wissen, dass die Dunkle Materie im Wesentlichen ihre gesamte Existenz im Universum gewesen sein muss – das setzt ihre Größe nach oben.
„Was wir getan haben, zeigt, dass dunkle Materie weder ‚ultraleicht‘ noch ‚superschwer‘ sein kann, wie manche Theorien machen – es sei denn, es wirkt eine noch unbekannte zusätzliche Kraft auf sie. Diese Forschungsarbeit hilft Physikern in zweierlei Hinsicht: Sie fokussiert den Suchbereich für dunkle Materie und sie wird möglicherweise auch helfen aufzudecken, ob es eine mysteriöse unbekannte zusätzliche Kraft im Universum gibt oder nicht“, sagte Calmet.
Für die einfachste Art von Teilchen der Dunklen Materie bestehen die neuen Einschränkungen darin, dass sie eine Masse zwischen 10-3eV und 107eV. Das ist ein viel engerer Bereich als die 10-24eV – 1019eV-Bereich bisheriger Schätzungen.
