25 oktober 2020

“Simpele” verklaring voor donkere materie?

Anapole and dipole

Credit: Michael Smeltzer, Vanderbilt University

De meeste materie in het universum zou kunnen bestaan uit deeltjes die in het bezit zijn van een ongewoonlijk en donutvormig magnetisch veld: een zogenaamde anapool. Het voorstel, dat donkere materie-deeltjes voorziet van een zeldzame vorm van elektromagnetisme, is voorgesteld door een aantal natuurkundigen die op zoek zijn naar een simpele verklaring voor het raadsel dat donkere materie heet.

In hun artikel, “Anapole Dark Matter” genaamd, suggereren de natuurkundigen dat donkere materie (de mysterieuze substantie dat 85 procent van alle materie schijnt uit te maken) eigenlijk bestaat uit een type basisdeeltje dat het Majorana-fermion wordt genoemd. Het bestaan van dit deeltje is in de jaren ’30 van de vorige eeuw voorspeld, maar helaas nog nooit bewezen.

Hoewel meerdere natuurkundigen vermoeden dat donkere materie uit Majorana-deeltjes bestaat, hebben de natuurkundigen in kwestie ook daadwerkelijk berekeningen uitgevoerd waaruit blijkt dat Majorana-fermionen uniek geschikt zijn om een anapool te hebben. Zo’n veld geeft ze eigenschappen die verschillen van deeltjes die “gewoon” een positieve en een negatieve pool hebben. Dit zou verklaren waarom ze ontzettend lastig te detecteren zijn.

De meeste modellen van donkere materie gaan uit van allerlei exotische krachten die we in het dagelijks leven niet tegenkomen. Anapole donkere materie maakt gebruik van normale elektromagnetisme, hetzelfde soort dat in het dagelijks leven overal aanwezig is. Het is natuurlijk wel een heel bijzonder soort elektromagnetisme, maar dat is het punt niet. Daarnaast maakt dit model zeer specifieke voorspellingen over het aantal donkere materie deeltjes dat gedetecteerd zal worden door de detectors die wereldwijd onder de grond begraven liggen. Deze experimenten zullen binnenkort het bestaan van anapole donkere materie bevestigen of afwijzen.

Wetenschappers vermoeden dat donkere materie onzichtbaar is, omdat het niet sterk reageert op licht en overige vormen van elektromagnetische straling. Sterker nog: observaties hebben uitgesloten dat donkere materie een elektrische lading kan hebben. Majorana-deeltjes zijn echter elektrisch neutraal – de fundamentele symmetrieën van de natuur verbieden dit soort deeltjes om elektromagnetische eigenschappen te hebben behalve de anapool. Het bestaan van de magnetische anapool is in de jaren ’50 voorspelt. Sindsdien zijn anapolen waargenomen in de kernen van cesium-133 en ytterbium-174 atomen.Deeltjes met normale elektromagnetische dipolen interacteren altijd met elektromagnetische velden. Deeltjes met anapolen doen dit echter niet: zij interacteren alleen maar als ze in beweging zijn. Hoe sneller ze bewegen, hoe sterker de interactie. Als gevolg zouden anapolen veel actiever geweest zijn in het jonge universum en steeds minder zijn gaan interacteren naarmate het heelal is uitgedijt en afgekoeld. De anapole donkere materie zou in het jonge universum geannihileerd zijn, waarbij de donkere materie deeltjes van vandaag de dag de “restanten” vormen. Omdat donkere materie vandaag de dag heel langzaam beweegt, en omdat de anapole interactie afhankelijk is van de snelheid, zijn deze deeltjes tot op heden nog niet gedetecteerd. Het is een elegante oplossing, maar of het ook de waarheid is? De tijd zal het leren. Bron: Physorg.

Comments

  1. Ik dacht dat het bestaan van Majorana-deeltje vorig jaar door onderzoekers van de TU in Delft was aangetoond?

    http://tudelft.nl/nl/actueel/laatste-nieuws/artikel/detail/nanowetenschappers-vinden-langgezocht-majorana-deeltje/

  2. Dan zou het Majorana-fermion dan een driedubbele functie omvatten? Dat klinkt mij wel tegennatuurlijk in de oren.

  3. WikkieWokkie zegt

    Ik vind het wel opvallend om te zien dat het magnetisch-veld van een anapool overeenkomt met de gesuggereerde vorm van het heelal. (Als je maar ver genoeg in het heelal reist je weer op dezelfde plek uitkomt, de donut-vorm)

    Zou dit enig verband hebben?

  4. Anoniem zegt

    ja, en afhankelijk van welk been langer is, dan blijkt het heelal links- of rechtsdraaiend te zijn.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: