211service.com
Hvilken mangel på uforklarlige blodige dødsfall forteller oss om mørk materie
Et bilde av svake galakser NASA, ESA, M. J. Jee og H. Ford et al. (Johns Hopkins Univ.)
Astronomer har et puslespill på hendene. Universet ser ut til å være fylt med partikler som utøver en gravitasjonskraft, men som ikke kan sees. Såkalt mørk materie må eksistere, for uten den ville galakser ganske enkelt fly fra hverandre mens de roterer.
Så i dette øyeblikket må solsystemet vårt pløye gjennom et stort hav av mørk materie, og fysikere løper rundt og prøver desperat å finne det. Men hvis du ikke kan se noe, hvordan oppdager du det?
Svaret er at mørk materie bør banke inn i synlig materie fra tid til annen. Så trikset er å se etter bevis på disse kollisjonene.
Nøyaktig hvordan disse bevisene vil se ut er gjenstand for betydelig debatt. Men i dag får vi resultatene av det første søket etter bevis for at relativt store mørk materie-partikler, kalt makroer, kan knuse inn i mennesker og drepe dem.
Den nærmeste analogien til en makrokollisjon med et menneske er et skuddsår, sier Jagjit Sidhu og kolleger ved Case Western Reserve University.
Det har gitt disse gutta en interessant idé. De sier at menneskeheten er en slags mørk materiedetektor, i den forstand at eventuelle uforklarlige skuddsår kan være bevis på mørk materie makroer. Faktisk vil dødsraten fra denne typen skade gi en god følelse av hvor vanlig denne typen mørk materie må være.
Først litt bakgrunn. Solsystemet vårt går for tiden i bane rundt galaksen med en hastighet på rundt 250 kilometer i sekundet. Hvis mørk materie eksisterer, må jorden seile gjennom den i en enorm hastighet, med uunngåelige kollisjoner.
Hvis mørk materie er laget av bittesmå partikler, vil kollisjonene være små - kanskje forårsake en liten økning i temperaturen til en krystall, for eksempel. Tallrike eksperimenter leter for tiden etter bevis på denne typen oppvarming, så langt uten å lykkes.
Større partikler – makroer – ville etterlate en helt annen signatur. Fysikere har lett etter bevis på kollisjoner med makroer med en karakteristisk masse på noen titalls gram.
Dette har de gjort ved å studere et silikatmineral kalt glimmer, som har en nesten perfekt finkornet struktur. En makro som passerer gjennom en slik struktur ville etterlate et spor som burde være lett identifiserbart under et mikroskop.
Eventuelle glimmeravsetninger på jordens overflate ville ha hatt god tid til å kollidere med makroer. Men fysikere har ikke funnet spor og ingen bevis på kollisjoner. Så dette utelukker makroer av den størrelsen.
Mer massive makroer med en karakteristisk masse på opptil 50 kilo vil ha større destruktiv kraft. Sidhu og co sier at en analogi er med kuler avfyrt fra en kaliber .22 rifle, den minste i vanlig bruk. Kuler forårsaker skade på menneskekroppen fra en kombinasjon av permanent kavitasjon, midlertidig kavitasjon og trykkbølger, sier de.
Makroer er imidlertid vesentlig forskjellige fra kuler, spesielt i hastighet og størrelse. De vil sannsynligvis reise med hypersoniske hastigheter og ha et mye mindre tverrsnitt enn kuler - bare noen få mikrometer.
Så makroer vil ha en annen destruktiv effekt. En makropåvirkning varmer vanligvis sylinderen med vev skåret ut langs banen til en temperatur på 107 Kelvin, noe som resulterer i en ekspanderende sylinder av plasma inne i kroppen, sier Sidhu og co.
Teamet fortsetter med å utlede en formel som beregner antall påvirkninger gitt antall makropartikler i vår region av galaksen og antallet mennesker de er i stand til å kartlegge over en viss periode.
I denne studien ser Sidhu og co på godt overvåkede populasjoner av mennesker i USA, Canada og Vest-Europa de siste 10 årene. Og hovedresultatet deres er at det ikke er bevis for makrokollisjoner med mennesker.
Dette setter en viktig grense for hvor store makroer kan være. Resultatene våre begrenser makroer til fysiske størrelser så små som flere mikron og masse mindre enn 50 kg, sier de. Og når dette resultatet kombineres med søkene i glimmer, utelukker det et betydelig spekter av makromasser og skalaer.
Det er interessant arbeid som viser hvordan ellers ufarlige data kan brukes til å kaste lys over et av vår tids store uforklarlige mysterier. Fraværet av uforklarlige dødsfall av skuddtypen hos mennesker er noe vi alle bør være takknemlige for – spesielt kosmologer og partikkelfysikere.
Ref: arxiv.org/abs/1907.06674 : Death by Dark Matter