พลังงานมืด พลังลึกลับที่ทำให้จักรวาลเร่งความเร็ว อาจเป็นสาเหตุของผลลัพธ์ที่คาดไม่ถึงจากการทดลอง XENON1T ซึ่งอยู่ลึกลงไปใต้เทือกเขา Apennine ของอิตาลี
การศึกษาใหม่ที่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และรายงานในวารสาร Physical Review Dชี้ให้เห็นว่าผลลัพธ์ที่ไม่สามารถอธิบายได้จากการทดลอง XENON1T ในอิตาลีอาจเกิดจากพลังงานมืด ไม่ใช่สสารมืดที่การทดลองออกแบบมาเพื่อ ตรวจจับ.
พวกเขาสร้างแบบจำลองทางกายภาพ
เพื่อช่วยอธิบายผลลัพธ์ ซึ่งอาจเกิดจากอนุภาคพลังงานมืดที่เกิดขึ้นในบริเวณดวงอาทิตย์ซึ่งมีสนามแม่เหล็กแรงสูง แม้ว่าจะต้องทำการทดลองในอนาคตเพื่อยืนยันคำอธิบายนี้ นักวิจัยกล่าวว่าการศึกษาของพวกเขาอาจเป็นขั้นตอนสำคัญในการตรวจจับพลังงานมืดโดยตรง
ทุกสิ่งที่ดวงตาของเรามองเห็นได้บนท้องฟ้าและในโลกของเราทุกวัน ตั้งแต่ดวงจันทร์ดวงเล็กไปจนถึงดาราจักรขนาดใหญ่ ตั้งแต่มดไปจนถึงวาฬสีน้ำเงิน คิดเป็นสัดส่วนไม่ถึงห้าเปอร์เซ็นต์ของจักรวาล ส่วนที่เหลือมืด ประมาณ 27% เป็นสสารมืด ซึ่งเป็นแรงที่มองไม่เห็นซึ่งยึดกาแลคซีและเว็บคอสมิกไว้ด้วยกัน ในขณะที่ 68% เป็นพลังงานมืด ซึ่งทำให้จักรวาลขยายตัวในอัตราเร่ง
ดร.ซันนี่ แวกโนซซีจากสถาบัน
Kavli สำหรับจักรวาลวิทยาแห่งเคมบริดจ์กล่าวว่า “แม้ส่วนประกอบทั้งสองจะมองไม่เห็น แต่เรารู้มากขึ้นเกี่ยวกับสสารมืด เนื่องจากการมีอยู่ของมันถูกแนะนำมาตั้งแต่ต้นปี ค.ศ. 1920 ในขณะที่พลังงานมืดไม่ได้ถูกค้นพบจนกระทั่งปี 1998” ผู้เขียนคนแรกของกระดาษ “การทดลองขนาดใหญ่อย่าง XENON1T ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับสสารมืดโดยตรง โดยการค้นหาสัญญาณของสสารมืด ‘กระทบ’ สสารธรรมดา แต่พลังงานมืดกลับยิ่งยากเย็นมากขึ้นไปอีก”
ในการตรวจจับพลังงานมืด
นักวิทยาศาสตร์มักจะมองหาปฏิกิริยาต่อความโน้มถ่วง: วิธีที่แรงโน้มถ่วงดึงวัตถุรอบๆ และในระดับที่ใหญ่ที่สุด เอฟเฟกต์แรงโน้มถ่วงของพลังงานมืดนั้นน่ารังเกียจ ดึงสิ่งต่าง ๆ ออกจากกันและทำให้การขยายตัวของจักรวาลเร่งความเร็วขึ้น
เพิ่มเติม: นักดาราศาสตร์มองเห็นแสงจากด้านหลังหลุมดำเป็นครั้งแรก – พิสูจน์ไอน์สไตน์อีกครั้ง
ประมาณหนึ่งปีที่แล้ว การทดสอบ XENON1T รายงานสัญญาณที่ไม่คาดคิดหรือเกินจากพื้นหลังที่คาดไว้ ดร.ลูก้า วิซิเนลลี ผู้เขียนร่วมจาก Frascati National Laboratories ในอิตาลี กล่าวว่า “ความตะกละเหล่านี้มักเป็นเรื่องบังเอิญ แต่บางครั้งมันก็นำไปสู่การค้นพบขั้นพื้นฐานได้เช่นกัน “เราสำรวจแบบจำลองที่สัญญาณนี้อาจเกิดจากพลังงานมืด แทนที่จะเป็นสสารมืดที่การทดลองนี้คิดค้นขึ้นเพื่อตรวจจับ”
ในขณะนั้น คำอธิบายที่ได้รับความนิยมมากที่สุด
สำหรับส่วนเกินคือ axions—อนุภาคที่เบามากตามสมมุติฐาน—ผลิตขึ้นในดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม คำอธิบายนี้ไม่สามารถต้านทานการสังเกตการณ์ได้ เนื่องจากปริมาณของแกนที่จำเป็นในการอธิบายสัญญาณ XENON1T จะทำให้วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีน้ำหนักมากกว่าดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ซึ่งขัดแย้งกับสิ่งที่เราสังเกตเห็น
เรายังห่างไกลจากความเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าพลังงานมืดคืออะไร แต่แบบจำลองทางกายภาพส่วนใหญ่สำหรับพลังงานมืดจะนำไปสู่การดำรงอยู่ของพลังที่เรียกว่าพลังที่ห้า มีแรงพื้นฐานสี่อย่างในจักรวาล และอะไรก็ตามที่แรงเหล่านี้ไม่สามารถอธิบายได้ บางครั้งเรียกว่าเป็นผลจากแรงที่ห้าที่ไม่รู้จัก
อย่างไรก็ตาม
เรารู้ว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ทำงานได้ดีมากในเอกภพในท้องถิ่น ดังนั้น แรงที่ห้าใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานมืดจึงไม่เป็นที่ต้องการ และจะต้องซ่อนหรือกรองไว้ เมื่อมันมาถึงตาชั่งขนาดเล็ก และสามารถทำงานได้เฉพาะในสเกลที่ใหญ่ที่สุดเท่านั้น ซึ่งทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ไม่สามารถอธิบายความเร่งของจักรวาลได้ เพื่อซ่อนพลังที่ห้า หลายรุ่นสำหรับพลังงานมืดมีการติดตั้งกลไกการคัดกรองที่เรียกว่าซึ่งซ่อนพลังที่ห้าแบบไดนามิก
และผู้เขียนร่วมของเขาได้สร้าง
แบบจำลองทางกายภาพ ซึ่งใช้กลไกการคัดกรองชนิดหนึ่งที่เรียกว่าการตรวจคัดกรองกิ้งก่า เพื่อแสดงให้เห็นว่าอนุภาคพลังงานมืดที่เกิดขึ้นในสนามแม่เหล็กแรงสูงของดวงอาทิตย์สามารถอธิบายส่วนเกินของ XENON1T ได้
Vagnozzi กล่าวว่า “การคัดกรองกิ้งก่าของเราหยุดการผลิตอนุภาคพลังงานมืดในวัตถุที่มีความหนาแน่นสูง หลีกเลี่ยงปัญหาที่แกนสุริยะต้องเผชิญ” “นอกจากนี้ยังช่วยให้เราสามารถแยกแยะสิ่งที่เกิดขึ้นในจักรวาลที่มีความหนาแน่นมากในท้องถิ่นจากสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับที่ใหญ่ที่สุดซึ่งมีความหนาแน่นต่ำมาก”
นักวิจัยใช้แบบจำลองของพวกเขาเพื่อแสดงให้เห็นว่าจะเกิดอะไรขึ้นในเครื่องตรวจจับหากพลังงานมืดเกิดขึ้นในบริเวณดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าทาโคไคลน์ ซึ่งมีสนามแม่เหล็กแรงเป็นพิเศษ
Vagnozzi จากผลการศึกษากล่าวว่า “น่าแปลกใจมากที่โดยหลักการแล้วส่วนเกินนี้อาจเกิดจากพลังงานมืดมากกว่าสสารมืด “เมื่อสิ่งต่าง ๆ คลิกเข้าด้วยกันแบบนั้น มันพิเศษจริงๆ”
ฟังเสียงที่น่าขนลุกครั้งแรกจากดาวอังคาร: ภาพยนตร์โรเวอร์ของจีนกำลัง
ขับบนดาวเคราะห์สีแดงสร้างประวัติศาสตร์
การคำนวณของพวกเขาแนะนำว่าการทดลองเช่น XENON1T ซึ่งออกแบบมาเพื่อตรวจจับสสารมืดก็สามารถนำมาใช้เพื่อตรวจจับพลังงานมืดได้เช่นกัน อย่างไรก็ตามส่วนเกินเดิมยังคงต้องได้รับการยืนยันอย่างน่าเชื่อถือ “ก่อนอื่นเราต้องรู้ว่านี่ไม่ใช่แค่ความบังเอิญ” วิซิเนลลีกล่าว “ถ้า XENON1T เห็นอะไรบางอย่างจริงๆ คุณอาจคาดหวังว่าจะได้เห็นส่วนเกินที่คล้ายกันอีกครั้งในการทดลองในอนาคต แต่คราวนี้มีสัญญาณที่แรงกว่ามาก”
หากส่วนเกินเป็นผลมาจากพลังงานมืด
การอัพเกรดที่จะเกิดขึ้นกับการทดสอบ XENON1T รวมถึงการทดลองที่มุ่งสู่เป้าหมายที่คล้ายกัน เช่น LUX-Zeplin และ PandaX-xT หมายความว่าสามารถตรวจจับพลังงานมืดได้โดยตรงภายในทศวรรษหน้า
ที่มา: มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
นำข่าวการศึกษาวิจัยอันไกลโพ้นนี้มาใช้ในอวกาศของคุณ
