Ciemna materia wzięła się z cząstek podobnych do fotonów? Nowa interesująca hipoteza
Ciemna materia, hipotetyczna materia, która ma stanowić 85% masy kosmosu, wciąż nie została znaleziona. Nie wiemy, z czego się składa, a przekonanie o jej istnieniu pochodzi z obserwacji efektów grawitacyjnych, których obecności nie można wyjaśnić zwykłą materią. Dlatego też co jakiś czas pojawiają się hipotezy opisujące, z czego może składać się ciemna materia. Jedną z nich przedstawili właśnie na lamach Physical Review Letters dwaj uczeni z Dartmouth College. Ich zdaniem ciemna materia może być zbudowana z niemal bezmasowych relatywistycznych cząstek, podobnych do światła, które w wyniku zderzeń utworzyły pary, straciły energię, a zyskały olbrzymią masę.
Ciemna materia rozpoczęła istnienie jako niemal bezmasowe relatywistyczne cząstki, niemal jak światło. To całkowita antyteza tego, jak się obecnie postrzega ciemną materię – to zimne grudki nadające masę galaktykom. Nasza teoria próbuje wyjaśnić, jak przeszła ona ze światła do grudek, mówi profesor fizyki i astronomii Robert Caldwell. Jest on współautorem badań przeprowadzonych z magistrantem fizyki i matematyki Guanmingiem Liangiem.
Po Wielkim Wybuchu wszechświat zdominowany był przez gorące szybko poruszające się cząstki podobne do fotonów. W tym chaosie olbrzymia liczba cząstek utworzyła pary. Zgodnie z ich hipotezą, cząstki były przyciągane do sobie dzięki temu, że ich spiny były zwrócone w przeciwnych kierunkach. Utworzone pary schładzały się, a nierównowaga ich spinów prowadziła do gwałtownej utraty energii. W wyniku tego procesu powstały zimne ciężkie cząstki, które utworzyły ciemną materię. Właśnie ten spadek energii, który wyjaśniał przejście z wysokoenergetycznych gorących cząstek do nierównomiernie rozłożonych zimnych grudek, jest najbardziej zaskakującym efektem działania zastosowanego przez uczonych modelu matematycznego.
To przejście fazowe pozwala na wyjaśnienie olbrzymiej ilości ciemnej materii we wszechświecie. Autorzy badań wprowadzają w swojej teorii teoretyczną cząstkę, która miała zainicjować przejście do cząstek ciemnej materii. Jednak nie jest to zjawisko nieznane. Wiadomo, że cząstki subatomowe mogą przechodzić podobne zmiany. Na przykład w niskich temperaturach dwa elektrony mogą utworzyć pary Coopera. Zdaniem Caldwella i Lianga to dowód, że ich hipotetyczne cząstki również mogłyby zostać skondensowane do ciemnej materii.
Poszukaliśmy w nadprzewodnictwie wskazówek, czy pewne interakcje mogą prowadzić do tak gwałtownego spadku energii. Pary Coopera to dowód, że taki mechanizm istnieje, mówi Caldwell. Liang zaś obrazowo porównuje takie przejścia jako zamianę od gorącego espresso do owsianki.
Badacze zapewniają, że ich model matematyczny jest prosty. Na jego podstawie można przypuszczać, że wspomniane cząstki będzie widać w mikrofalowym promieniowaniu tła (CMB). Zdaniem naukowców, można go będzie przetestować już wkrótce, dzięki obecnie prowadzonym i przyszłym badaniom CMB.
Komentarze (11)
l_smolinski, 27 maja 2025, 20:10
Troszkę oderwane od głównego problemu. Energia może być konserwowana na różne sposoby, ze względu na otoczenie w jakim jest zanużona - normalnie Amerykę odkryli.
. Finał tej historii będzie taki: ciemna materia jest fundamentalną właściwością wszechświata.
Jak to nas zbliża do:
1. Braku detekcji? Jaki mechanizm miałby za to odpowiadać?
2. Gdzie obserwacje halo zgodne z modelami?
Nie zrozumienie elektronu to efekt tego stanu gry.
Spin, masa i ładunek po prostu są, ciemna materia też po prostu jest
Czyli np. ładunek dodatni i ujemny to od spinu zależy ? To ten spin to nie taki fundamentalny, się zmieniał, ogólnie nie skwantowany. Ło panie co za herezje, gdzie egzorcyzmy? Co na to obrońcy MK ?
Jak to się wszystko w tej mgle rozmywa.
thikim, 2 czerwca 2025, 19:18
Jest taki pomysł że jakby cząstki ciemnej materii miały masę rzędu 1 mikrograma to byłaby potrzebna taka jedna cząstka na 20 km3. Czyli całkowicie poza możliwościami detekcji. I mogłyby być to cząstki naładowane...
l_smolinski, 4 czerwca 2025, 16:21
Przecież tu nie o to chodzi jaką ma to coś masę. Tylko właśnie o to że ładunek też musi być. Nie ma w ogólności materii z masą a bez ładunku - przeczyło by to aksjomatom fizyki. Tu jest problem. Skoro coś ma ładunek to oddziaływało by z polem elektromagnetycznym dało by się to na elektryzować itd. Ogólnie było by to wykrywalne za pomocą fale elektromagnetycznych. No a nie jest. Bo nie problemem jest wartość ładunku, tylko, to że dało by się to naładować i wykryć. Tak więc raczej coś pomyliłeś.
l_smolinski, 4 czerwca 2025, 22:51
Jeszcze tylko sprostuję moją poprzednią wypowiedź.
Ładunek neutronu = (+2/3e)+(−1/3e)+(−1/3e)=0e
Czyli obojętność elektryczna nie oznacza braku ładunku.
Za to moment magnetyczny neutron już ma.
Według modelu standardowego momenty magnetyczne (zarówno orbitalne, jak i spinowe) są fundamentalnie związane z ruchem lub wewnętrznymi właściwościami ładunków elektrycznych. Nawet elektrycznie neutralne cząstki, takie jak neutron, mogą mieć moment magnetyczny ze względu na wewnętrzny ruch naładowanych kwarków.
W ramach modelu standardowego nie ma cząsteczki z masą bez ładunku lub momentu magnetycznego. Takim kandydatem mogło by się wydawać neutrino. Tylko model standardowy z początku zakładał neutrino jako bez masową cząstkę.
Stan gry jest teraz taki, że neutrina mają masę, mają spin, oddziaływają z bozonami W i Z (bozon higgsa to sobie pominę bo jest już tak śmieszne, że nie warto w to brnąć). Czyli teoria mówi, że muszą mieć nie zerowy moment magnetyczny.
Reasumując materia oddziałuje grawitacyjnie oraz musi albo oddziaływać magnetycznie albo elektrycznie.
Ciemna materia oddziałuje grawitacyjnie ale nie oddziałuje magnetycznie i elektrycznie. Czyli jest nie zgodna z modelem standardowym.
To jednak śmiem twierdzić, że rzeczywistość jest ok, tylko model standardowy jest do d u p y.
Odziaływania słabe to fikołki matematyczne robiące za podpórkę dla modelu. Niestety w ramach modelu standardowego nie da się wyjaśnić ciemnej materii.
thikim, 5 czerwca 2025, 17:53
Przy ilości 1 na 20 km3 to i tak byś nic nie wykrył.
Aczkolwiek taką jedną cząstkę zaobserwowano - ale tylko raz.
Masa musi być bo jakby miało masę bardzo małą to musiałoby tego być od cholery żeby dać efekt jaki daje ciemna materia.
[1809.01441] Planck Mass Charged Gravitino Dark Matter
Masz tu powyżej. Dyskutuj jak chcesz ze sławnym profesorem że Ty wiesz lepiej
To błędnie twierdzisz bo ostatnie odkrycia np. wspierały MOND - bez ciemnej materii
Zapominasz że ciemna materia to nie tylko problem dla modelu standardowego ale i dla OTW.
I rozkładu dla dalekich gwiazd satelit Drogi Mlecznej nie wyjaśnisz DM a tylko MOND.
l_smolinski, 5 czerwca 2025, 21:42
Wykrył bym
bo jak to by się zaczęło ładować, to zaczęło by się łączyć za pomocą sił elektromagnetycznych poprowadziło by to do powstania atomów itd. Przecież ta hipotetyczna ciemna materia jest zanurzona w polu elektromagnetycznym galaktyki. Nie ma masy bez ładunku lub momentu pędu. Było by identycznie jak tutaj.
No spojrzę. Dzięki.
Jednak siły elektromagnetyczne w elektronie są 2^37 silniejsze niż siły grawitacyjne. Kwestia zasięgu tych sił i znoszenia. No ale protony i neutrony powstały w dużej ilości więc zasięg nie taki zły
thikim, 6 czerwca 2025, 20:13
Jakby się zaczęło ładować w takiej skali to dalej byś nic nie wykrył.
No - konkretnie - jak Ty sobie taki pomiar wyobrażasz?
Jakim urządzeniem chcesz zmierzyć nadmiarowy ładunek jednego elektronu w całej Warszawie?
Masz Warszawę i masz tam znaleźć jeden nadmiarowy elektron - słucham jak.
Wiesz że to zdanie naukowo nie jest prawidłowe?
Masz jakąś konkretną wartość tych sił? Chętnie usłyszę jakie są siły w elektronie.
2 do 37 się bierze generalnie z dwóch przypadków.
1. Porównanie sił pomiędzy elektronem a jądrem w atomie wodoru.
2. Porównanie stałej struktury subtelnej (ona jest elektromagnetyczna) ze stałą struktury grawitacyjnej, które to stałe są bo są. Bo przy odpowiednich potęgach ładunku/masy skracają się jednostki.
Ot, cała tajemnica naszych największych stałych w fizyce. Zabawa potęgami, którą byłby w stanie wykonać uczeń szkoły średniej.
Za tymi stałymi nie stoi nic co można by nazwać jakimś określonym prawem, zależnością itd.
One najpewniej nie znaczą nic.
W polu grawitacyjnym też jest zanurzona. I?
l_smolinski, 9 czerwca 2025, 06:21
Ogólnie odziaływania elektromagnetyczne są silniejsze niż oddziaływania grawitacyjne na poziomie pojedynczych cząstek i o taki rząd wielkości właśnie co pisałem. To wynika ze stałych sprzężenia tych sił, gdzie stała sprzężenia dla elektromagnetyzmu jest znacznie większa niż dla grawitacji. Dlatego właśnie powstały protony i neutrony.
Skoro siły grawitacyjne są wykrywalne bo służą do uzasadnienia kształtu galaktyk, to siły elektromagnetyczne były by podobnie wykrywalne. Tak naprawdę powodowały by tworzenie większych cząstek, nie pozwalając ciemnej materii pozostać w takim stanie który się postuluje.
Moim zdaniem jest jak najbardziej prawidłowe to stwierdzenie.
https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity
https://physics.stackexchange.com/questions/582842/comparing-the-strength-of-gravity-and-electricity
https://physics.stackexchange.com/questions/145518/gravitational-force-and-electromagnetic-force
To, że w przypadku elektromagnetyzmu dochodzi do indukcji elektromagnetycznej natomiast w przypadku grawitacji nie ma analogicznego mechanizmu.
Według mnie można pokusić się o taka zasadę, że im mniejszy obiekt tym większa obecność sił elektromagnetycznych w stosunku do grawitacyjnych. Dzięki siłą em obiekty łączą się stając się masywniejsze. Po połączeniu stając się jednocześnie obojętne elektrycznie.
Więc nijak mi się spina aby istniały tam malutkie rozrzedzone obiekty, co proponowały koncepcje na które wskazałeś. Te rozrzedzone obiekty miały sporo czasu aby się połączyć dzięki siłą elektromagnetycznym dodatkowo indukowanym przez pole elektromagnetyczne galaktyki.
l_smolinski, 9 czerwca 2025, 08:16
Warszawa to kiepski przykład. Tam by były elektrony bez warszawy. Przecież tam nic nie ma - jak się postuluje. Nie ma tam też naszej hipotetycznej warszawy.
Prąd birkelanda powinny przez te miejsca czarnej materii przepływać. W przypadku aktywnych galaktyk ten przepływ prądu to nic nadzwyczajnego.
Oczywiście aspekt magnetyczny to osobna sprawa - o czym już wspominałem. Tam te pola magnetyczne w galaktykach aktywnych to 100 mikrogausów. No niby mało, ale powinno indukować tę ciemną materię też.
Przy czym przepływ prądów birkelanda był by tym który powinien umożliwić wykrycie tego naszego 'obrazowego elektronu'.
Czyli cały mechanizm porównał bym do jonizacji powietrz podczas uderzenia piorunu. Tylko tutaj mamy ciemną materię i prąd birkelanda.
Oczywiście ciemna materia nie oddziałuje elektromagnetycznie - jednak jest to niezgodne z modelem standardowym. Rozrzedzenie materii i zmniejszenie za dużo nie zmienia, bo taka materia nadal oddziałuje elektromagnetycznie.
l_smolinski, 9 czerwca 2025, 09:37
Reasumując.
1. Materia mająca masę ma nie zerowy moment magnetyczny.
2. Stosunek sił Fg do Fm to pi razy drzwi 2^37.
3. Indukcja magnetyczne ten stosunek jeszcze pogarsza.
4. Kwestia zasięgu tej siły magnetycznej?
6. Prądy birkelanda miały sporo czasu i sposobności, aby posiekać tę czarną materię w z dłuż i wszerz indukując ją.
7. W efekcie powstały by coś cięższego lub energia kinetyczna wywaliła bo to w inne obszary galaktyki.
Stosunek Fg do Fm ubija temat rozrzedzonej materii odziaływującej silnie grawitacyjnie na galaktykę.
Bardziej prawdopodobnej, że to nie grawitacja odpowiada za ten problematyczny kształt galaktyki tylko pole elektromagnetyczne dokłada swoje 3 grosze i trzyma ją w ryzach, takich jak obserwujemy. W tym kontekście grawitację tych cząstek hipotetycznych to można sobie pominąć tak jak w przypadku sił trzymających atom w kupie.
l_smolinski, 9 czerwca 2025, 15:08
Ta praca pozostaje w kontrze do pracy z tego artykułu.
Obie łączy to, że nie uwzględniają momentu magnetycznego i indukcji elektromagnetycznej. Cisza w tej kwestii. Jak się nie wspomina o jakimś problemie to go nie ma