Излучение черных дыр поможет найти частицы темной материи
Физики-теоретики из Нидерландов и Германии предложили искать аксионоподобные легкие бозоны с помощью гравитационного излучения от двойных систем, сливающихся черных дыр. Для этого ученые показали, что облако частиц, которое образуется за счет сверхизлучения черных дыр, может испытывать резонансные переходы и модифицировать гравитационный сигнал. Наземные детекторы такие тонкие детали увидеть не могут, однако космический детектор LISA, который планируют запустить в середине 30-х годов, вполне может их ухватить. Статья опубликована в Physical Review D, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.
Как правило, когда физики говорят о темной материи, они подразумевают вимпы (WIMP) — слабо взаимодействующие массивные частицы. Поскольку такие частицы не участвуют в электромагнитном взаимодействии, увидеть их с помощью обычных телескопов нельзя (именно поэтому материя, состоящая из них, называется «темной»). Вимпы возникают в большом числе теоретических моделей — например, в суперсимметричных теориях, — которые предсказывают, что масса гипотетических частиц составляет не меньше десяти масс протона. К сожалению, увидеть вимпы на практике не смогли даже самые чувствительные детекторы. Поэтому сейчас физики постепенно переключаются на альтернативные теории темной материи.
В частности, некоторые из этих моделей утверждают, что темная материя состоит не из тяжелых, а из невероятно легких бозонов, масса которых не превышает 10?19 масс протона. Как и вимпы, такие частицы очень слабо взаимодействуют с частицами Стандартной модели, однако проявляют себя через гравитационные эффекты — гравитационное линзирование и кривые вращение галактик. Самый известный пример легкого бозона — это аксион, предложенный в 1977 году Роберто Печчеи и Хелен Квинн. Вообще говоря, изначально аксион вводился в Стандартную модель, чтобы «очистить» ее от проблемы сохранения CP-инвариантности в сильных взаимодействиях, однако на роль частицы темной материи он тоже хорошо подходит. Кроме того, аксионоподобные легкие частицы возникают в теории струн и других альтернативных теориях. К сожалению, зарегистрировать аксионы с помощью наземных детекторов очень сложно, и пока ученые смогли проверить только узкий диапазон масс.
Физики-теоретики Даниэль Бауманн (Daniel Baumann), Хорн Шэн Чиа (Horng Sheng Chia) и Рафаэль Порто (Rafael Porto) предложили альтернативный способ детектирования легких аксионоподобных частиц. Для этого ученые заметили, что за счет сверхизлучения вокруг вращающихся черных дыр формируются облака сверхлегких скалярных частиц. Теоретически, такие облака могут исказить спектр гравитационных волн, которые испускают двойные системы сливающихся черных дыр. Сейчас ученые могут измерить этот спектр, хотя и очень грубо — следовательно, с помощью гравитационных волн можно косвенно подтвердить существование аксионов. К сожалению, до этого такую возможность никто не изучал.
Для начала, чтобы упростить задачу, физики исследовали, как облако скалярных частиц образуется вокруг «одинокой» черной дыры, скорость вращения которой превышает угловую фазовую скорость падающей волы. Придерживаясь стандартного взгляда на сверхизлучение, ученые приблизили уравнение движения бозонов уравнением Шрёдингера, нашли его собственные значения и соответствующие волновые функции, а затем рассчитали время жизни бозонного облака. Грубо говоря, физики рассматривали «гравитационный атом», ядром которому служила черная дыра, а электронами — аксионоподобные частицы. В результате исследователи получили, что время жизни облака пропорционально массе черной дыры и обратно пропорционально пятнадцатой степени «гравитационной постоянной тонкой структуры» — отношения гравитационного радиуса дыры и комптоновской длины волны легких бозонов. Это означает, что для черных дыр солнечной массы гравитационным излучением облака можно пренебречь, если «постоянная тонкой структуры» меньше 0,07 (облако слишком быстро распадается). Для более массивных черных дыр это ограничение немного слабее.
Затем ученые проверили, как изменятся квазистационарные состояния бозонного облака, если добавить к черной дыре соседку. Для этого они воспользовались теорией возмущений, считая, что соседка слабо искажает метрику первой черной дыры. Оказалось, что в таких «гравитационных молекулах» возникают резонансы, аналогичные резонансам Раби в обычных атомах. Для удобства физики рассмотрели два случая резонанса — совпадение частоты вращения облака со сверхтонким расщеплением его энергетических уровней или с разницей энергий обертонов. Первый случай ученые назвали сверхтонким резонансом, второй — боровским резонансом. Как бы то ни было, оба резонанса перемешивают растущие и затухающие моды и заставляют облако терять массу.
Наконец, исследователи оценили, как резонансы бозонного облака скажутся на спектре гравитационных волн, испускаемых двойной системой. Как и ожидалось, сигнал виден тем лучше, чем больше время жизни облака и чем острее пик резонанса. Если точнее, частота сигнала прямо пропорциональна седьмой степени «постоянной тонкой структуры» для сверхтонкого резонанса и третьей степени «постоянной» для боровского резонанса. На практике это означает, что наземные детекторы почувствовать сигнал не смогут. Тем не менее, ученые утверждают, что космический детектор LISA с плечом порядка 2,5 миллионов километров способен поймать сигнал от двойных систем с массой порядка десяти тысяч масс Солнца.
Авторы статьи подчеркивают, что их метод чувствует даже такие частицы, которые связаны с частицами Стандартной модели только гравитационным взаимодействием. Ни один другой эксперимент такие частицы почувствовать не может, хотя они являются идеальным кандидатом на роль темной материи. Тем не менее, ученые также замечают, что их анализ недостаточно точен, чтобы применять его на практике, и обещают улучшить предложенный метод в будущем.
Несмотря на то, Physical Review D опубликовал статью только на прошлой неделе, ученые выложили ее препринт еще в апреле прошлого года. Благодаря этому к моменту выхода ее уже успели процитировать 15 раз. Более того, некоторые цитирующие статьи были напечатаны в рецензируемых журналах намного раньше работы Баумана, Чиа и Порто.
В июне 2015 года физик из NASA Джереми Шниттман показал, что побочные продукты от столкновений частиц темной материи в окрестности черной дыры можно зарегистрировать с помощью гамма-телескопов. В феврале 2018 американские исследователи обнаружили, что нейтронные звезды могут разогреваться из-за падающей на них темной материи. Несмотря на то, что сейчас такое разогревание измерить нельзя, в будущем его может заметить инфракрасный телескоп «Джеймс Уэбб», который планируют запустить уже весной этого года. Кроме того, в прошлом году сразу несколько групп оценили вклад первичных черных дыр в массу темной материи с помощью эффекта гравитационного микролинзирования: первая группа использовала для этого сверхновые звезды, вторая — тусклые карликовые галактики.
В июле 2018 года физики-теоретики из Университета Брауна предложили искать аксионы с помощью прецессии спина электронов — ученые показали, что в присутствии аксионов сильное электрическое поле ведет себя аналогично магнитному и заставляет спины частиц поворачиваться. А в декабре исследователи из Германии обнаружили, что аксионы изменяют кулоновский потенциал и сдвигают энергию электронов в атоме водорода. Теоретически, такую сдвижку можно использовать для поиска аксионов, однако на практике это пока невозможно — чтобы заметить предсказанные учеными поправки, нужно уменьшить погрешность измерений по меньшей мере в сто тысяч раз.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

База инопланетян на острове в Гренландии

Жуткие истории о проклятых комнатах с привидениями

Зонд отправляется на сбор образцов с астероидов

Из чего состоят астероиды, сближающиеся с Землей

Как снимать видео высадки на Луну

Космическая загадка становится еще более загадочной

Ледяная поверхность Европы постоянно меняется

Обнаружили атмосферное распыление на Марсе

Описание появления НЛО в Китае 1022-1063 годах

Передовые инопланетные технологии и НЛО

Светящийся шар замечен в парке Сан-Антонио

Спутники космической энергетики на Луне

Средневековые рассказы о рождении Девы Марии

Станет ли Европа пригодной для жизни планетой

Тайна происхождения лития-7

У людей возможно есть экстрасенсорные способности

Утраченная технология древней неограниченной энергии

Уэст-Честер был назван одним из уфо-городов

Человек, который не мог перестать есть

Экзотические квазичастицы в холодных уголках Вселенной

KNEWSTAR 001 - премиальный купе-кроссовер с европейским характером

Как работает бойлер. Устройство водонагревателя простыми словами

Важность исследования гравитационных волн

Водяной лед обнаружен в протопланетном диске

Возможные признаки жизни в глубоком космосе

Давние споры о скорости расширения Вселенной

Документальный фильм об инциденте в Рендлшеме

Загадочные сирийские артефакты

Запустили зонд для поисков образцов астероидов

Инопланетяне создали жизнь на Земле

Как разрешать конфликты из-за лунных ресурсов

Маленький городок в Аризоне получил название 'Нью-Розуэлл'

Надежды на инопланетную жизнь тускнеют

Наша Вселенная является Симуляцией

НЛО на дне Балтийского моря посылает сигналы

Обнаружение жизни в Матрице может уничтожить Вселенную

Определение химических ингредиентов лунной поверхности

Первичные черные дыры могут быть темной материей

Подтверждение существования Девятой планеты

Скрывает ли Венера опасные астероиды

Факты указывают на существование загробной жизни

Штата Флорида запретит химиотрассы и геоинженерию

Астрономы обнаружили очередной экзо-Сатурн

Вблизи Вашингтонского аэропорта видели НЛО

Восковая фигура ведьмы начала двигаться

Вселенная окрашена в невидимые для вас цвета

Вы можете развить в себе шестое чувство

Даже камни могут обладать сознанием

Жнецы смерти, эпидемия чумы и НЛО

Загадочная металлическая сфера из Колумбии

Кристаллы оливина в ранней Солнечной системе

Лох-Несское чудовище питается лососем

Материнский корабль замечен над Гватемалой

Миром правят инфернальные сущности

Непобедимый истребитель-невидимка ВВС США

НЛО был замечен над Калифорнией

НЛО, похищающий человека в Берлине

Новый истребитель ВВС США будет непобедим

Обнаружен дальний родственник Плутона

Обнаружена самая древняя галактика

Обнаружены загадочные послания инопланетян

Обнаружены ныне живущие потомки Леонардо да Винчи

Одержимая кукла Аннабель никуда не пропадала

Поиски Лох-Несского чудовища продолжаются

Породы на Луне обладают высокой намагниченностью

Признаки разумной жизни на Уране

Проект 'Контакт в пустыне' приближает нас к ответам

Светящийся шар замечен над Огайо

Святой Христофор с собачьей головой

Тайны, стоящие за загадочным крахом цивилизации майя

Треть американцев используют астрологию и Таро

Ученые обратили внимание на загадочную сферу

Ави Леб подчеркивает важность исследований НЛО

Американские военные исследовали аномальный артефакт

Ангелы - представители высокоразвитой цивилизации

Власти исследуют странный шар, упавший с неба

Высокотехнологичный каменный век

Древние инопланетные технологии из Сибири

Загадочная сфера Буга, найденная в Колумбии

Загадочный объект посылает сигналы на Землю

Захи Хавасс не хочет раскрывать тайны Древнего Египта

Земля может быть выброшена с орбиты пролетающей звездой

Инопланетяне вызвали эпидемию чумы в Европе

Инопланетяне здесь, по крайней мере, в Калифорнии

Ключевые аспекты проблемы НЛО

Компаньон Бетельгейзе оказался протозвездой

Люди, предсказавшие вторжение инопланетян

Миф о Яда-камне и зеленом камне Хаттусы

Не жертвоприношения, а культ предков майя

Недосыпание пробуждает темные стороны личности

Пилоты ВВС слишком напуганы, чтобы высказываться о НЛО

Пилоты истребителей боялись огласки НЛО

Рука Божья появляется на УЗИ

Таинственный объект, освещающий ночное небо

Таинственный шар упал с неба в Колумбии

Тайна горы Шаста в Калифорнии

Тайна подводного города у берегов Кубы

Теория заговора Дэвида Кросби о НЛО

Треугольный НЛО из 'Повести временных лет'

Три темных астероида, летящих к Земле

Шокирующий заговор ЦРУ в попытке очернить коммунизм

Экзопланета с загадочной эллиптической термосферой

Девятая планета действительно существует

Девять жизней и шесть лап

Женщина вышла замуж за тряпичную куклу

Загадочная смерть исследователя антигравитации

Загадочная сфера, обнаруженная в Колумбии

Инъекции инсулина привели к ужасным наростам

Китай вооружит свою космическую станцию Тяньгун

Колдовство процветает, потому что политики этого хотят

Медсестра пережила околосмертный опыт и встретила Бога

Мужчина умер после близкого столкновения с НЛО

Патагонская раса великанов

Перуанские инопланетные мумии на 100% реальны

Планка для утверждений о внеземной жизни стала выше

Расщепление Луны произошло при жизни пророка Мухаммеда

Реальны ли НЛО и инопланетяне

Следы гигантов, обнаруженные США

Странное гуманоидное существо застреленное геологом

Таинственный металлический шар, упавший с неба

Удивительная колумбийская сфера вызывает споры

Умирающее Солнце оживит Европу

Белая голубка Николы Тесла

Большое землетрясение опустошит Калифорнию к 2032 году

Бывший офицер-ракетчик рассказал об НЛО

Военный гиперболоид поджарил попкорн

Вымершая раса шестипалых гигантов

Глюки в Матрице. Исчезнувшая чайхана в Иране

Загадка появления пяти пар сыновей-близнецов

Загадочный гигантский столб света над Аризоной

Загадочный металлический шар озадачивает ученых

Инопланетные мумии на 100% реальны

Инопланетян сняли внутри НЛО

Искривление пространства-времени убрали из ОТО

Исчезнувшие египетские пирамиды на озере Карун

Конференция 'Архивы невозможного' в Хьюстоне

Может ли сфера из Колумбии оказаться мистификацией

Пилоты Королевских ВВС имели близкие контакты с НЛО

Появление планет-гигантов подобных Девятой планете

Устройство способно прочитать текст на расстоянии 1 км

Уфолог выпускает сериал о похищении в Паскагуле

Ученые озадачены странной сферой из Колумбии

Как найти идеальную радиостанцию для любого настроения

Астронавт Тим Пик верит в существование инопланетян

Восстание нейросетей все ближе

Гунунг-Паданг - не просто холм

Дорога Бимини - подводная дорога в Атлантиду

Древний аэропорт цивилизации Майя

Загадочная форма энергии в египетских пирамидах

Загадочные Моаи и их связь с древними цивилизациями

Загадочный астронавт из Паленке

Зловещее послание человечеству

ИИ изменил труд программистов, и не в лучшую сторону

Наша Вселенная находится внутри черной дыры

Нашли девять экзопланет с обитаемыми лунами

Паранормальная активность в Аляскинском треугольнике

Приблизились к разгадке тайны необратимости времени

Разговоры об НЛО разгорелись из-за загадочной сферы

Тайна Кожаного человека может быть раскрыта

Технология чтения мыслей подозреваемых против их воли

Уфолог выносит вердикт по поводу инопланетной сферы

Ученые распространили слухи о неопознанном летающем объекте

Человек, который записал лучшие в истории кадры с НЛО

Астроном раскрыл тайну огромной огненной птицы

Возможное объяснение магнитных аномалий на Луне

Женщина каждый день видит призраков

Загадочная металлическая сфера вызывает споры

Загадочная сфера вызвала глобальные дебаты

Круги на полях появились недалеко от Стоунхенджа

Месть фей за уничтоженное священное дерево

Металлическая сфера вызывает разговоры об НЛО

Найдена новая точка притяжения инопланетян

Необычная металлическая сфера обнаружена в Колумбии

НЛО или художественный проект

Произошло ли крушение НЛО в Колумбии

Рядом с Солнцем заметили ангела

Считается, что Стоунхендж был построен 4600 лет назад

Таинственная база НЛО, обнаруженная ЦРУ

Таинственная сфера вызвала глобальные спекуляции

Тайны крепостных стен Саксаюмана

Удивительная сфера, найденная в Буге

Ученые обнаружили загадочную сферу

Художественный проект или НЛО

Почему услуга сопровождения при транзите в Doha Transit Airport может быть полезна пассажирам

Ветры черных дыр могут раскрыть тайну космических лучей

Вызов стандартным представлениям о темной материи

Наверх
Яндекс.Метрика