Темная материя может скрываться в данных гравитационных волн

Команда исследователей предложила новый способ поиска темной материи: в возмущениях самого пространства-времени. Команда изучила данные третьего раунда наблюдений, проведенных Гравитационной обсерваторией лазерного интерферометра или LIGO, и получила удивительные результаты. Опубликовано Выводы были сделаны ранее в этом месяце в Письма с обзором материалов.

Темная материя — это общий термин для материи, о существовании которой можно судить по ее гравитационному взаимодействию с обычной материей, но в противном случае она невидима. На темную материю приходится около 27% энергии и массы Вселенной, и хотя на ее долю приходится огромное количество всего, наблюдать ее напрямую оказалось чрезвычайно сложно. На данный момент ученые еще этого не сделали. Вместо этого они ограничились наблюдением его гравитационного воздействия на другие объекты.

«Некоторые теории предполагают, что темная материя ведет себя скорее как волна, чем как частица», — говорит Александр Гутелл, физик из Кардиффского университета и ведущий автор исследования. Phys.org сказал«Эти волны вызовут небольшие колебания в обычной материи, которые можно обнаружить детекторами гравитационных волн».

Детекторы гравитационных волн, такие как LIGO, используют интерферометрию для обнаружения пульсаций пространства-времени, вызванных движением и взаимодействием массивных объектов, таких как черные дыры и нейтронные звезды. LIGO, по сути, измеряет расстояние, которое лазерные лучи проходят под землей; Когда гравитационные волны сжимают или расширяют пространство-время, ученые видят в данных, что лазерные лучи прошли немного большее или меньшее расстояние, чем раньше, что указывает на прохождение гравитационной волны.

Последняя команда изучила очень легкие бозоны, которые являются одной из предполагаемых форм темной материи (к другим относятся аксионы и темные фотоны). Уникальная особенность темной материи, которую исследовала команда, заключается в том, что она слабо взаимодействует как с материей, так и со светом, подобно слабо взаимодействующим массивным частицам или вимпам, и может образовывать облачные образования, которые позволяют им появляться в гравитационной волне. данные детектора.

«На атомном уровне можно представить, что поле темной материи колеблется вместе с электромагнитным полем», — сказал Геттель. «Колебания поля темной материи активно изменяют фундаментальные константы, то есть постоянную тонкой структуры и массу электрона, которые управляют электромагнитными взаимодействиями».

Хотя команда не обнаружила темную материю напрямую, она установила новые ограничения на силу взаимодействия, которое эта материя может иметь с компонентами LIGO. Новое измерение команды улучшило предыдущие измерения в 10 000 раз в конкретном диапазоне частот, который они тестировали.

Возможно, пройдет много времени, прежде чем ученые впервые смогут напрямую обнаружить темную материю, поэтому хорошо, что они ищут везде, где только могут.