Vật chất tối nặng bao nhiêu? Các nhà khoa học lần đầu tiên thu hẹp triệt để phạm vi khối lượng tiềm năng của nó

Các nhà khoa học đã tính toán phạm vi khối lượng của Vật chất tối – và nó hẹp hơn so với suy nghĩ của thế giới khoa học.

Phát hiện của họ – dự kiến ​​được công bố trên tạp chí Physics Letters B vào tháng 3 – thu hẹp hoàn toàn phạm vi khối lượng tiềm năng của các hạt Vật chất tối và giúp tập trung tìm kiếm những thợ săn Vật chất tối trong tương lai. Các nhà nghiên cứu của Đại học Sussex đã sử dụng một thực tế đã được chứng minh rằng lực hấp dẫn tác động lên Vật chất tối cũng giống như nó tác động lên vũ trụ hữu hình để tính ra giới hạn dưới và giới hạn trên của khối lượng Vật chất tối.

Kết quả cho thấy Vật chất tối không thể là ‘siêu nhẹ’ hoặc ‘siêu nặng’, như một số người đã đưa ra giả thuyết, trừ khi một lực chưa được phát hiện cũng tác động lên nó.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng giả thiết rằng lực duy nhất tác động lên Vật chất tối là lực hấp dẫn, và tính toán rằng các hạt Vật chất tối phải có khối lượng từ 10-3 eV đến 107 eV. Đó là một phạm vi hẹp hơn nhiều so với phổ 10-24 eV – 1019 GeV thường được lý thuyết.

Điều làm cho khám phá thậm chí còn có ý nghĩa hơn nữa là nếu khối lượng của Vật chất tối nằm ngoài phạm vi dự đoán của nhóm Sussex, thì nó cũng sẽ chứng minh rằng một lực bổ sung – cũng như trọng lực – tác động lên Bóng tối.

Giáo sư Xavier Calmet từ Trường Toán học và Khoa học Vật lý thuộc Đại học Sussex, cho biết:

“Đây là lần đầu tiên có người nghĩ sử dụng những gì chúng ta biết về lực hấp dẫn lượng tử như một cách để tính toán phạm vi khối lượng của Vật chất tối. Chúng tôi rất ngạc nhiên khi nhận ra rằng chưa có ai làm điều đó trước đây – cũng như các nhà khoa học khác xem xét bài báo của chúng tôi.”

Những gì nhóm nghiên cứu đã làm cho thấy Vật chất tối không thể là ‘siêu nhẹ’ hay ‘siêu nặng’ như một số giả thuyết – trừ khi có một lực bổ sung chưa được biết đến tác động lên nó. Phần nghiên cứu này giúp các nhà vật lý hai cách: nó tập trung khu vực tìm kiếm Vật chất tối và nó cũng có khả năng giúp tiết lộ liệu có hay không một lực lượng bổ sung bí ẩn chưa biết trong vũ trụ.

Vũ trụ hữu hình – chẳng hạn như chính chúng ta, các hành tinh và các vì sao – chiếm 25% khối lượng toàn vũ trụ. 75% còn lại bao gồm Vật chất tối.

Người ta biết rằng lực hấp dẫn tác động lên Vật chất tối vì đó là thứ tạo nên hình dạng của các thiên hà.

Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Sussex cung cấp . Bản gốc do Anna Ford viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.

Tham khảo Tạp chí :

1. Xavier Calmet, Folkert Kuipers. Giới hạn lý thuyết về khối lượng vật chất tối . Vật lý chữ B , năm 2021; 814: 136068 DOI: 10.1016 / j.physletb.2021.136068