Темна матерія є загадковою субстанцією, яка, згідно з сучасними уявленнями фізиків, становить приблизно 85% маси всієї матерії у Всесвіті. Вона невидима, оскільки не взаємодіє з електромагнітним випромінюванням, і тому її неможливо безпосередньо спостерігати, пише Успіх in UA.
Однак саме її гравітаційний вплив на видиму матерію дозволив ученим дійти висновку про її існування. Вважається, що темна матерія відіграє ключову роль у формуванні галактик, утримуючи їх структурну цілісність.
Фундаментальні частинки у фізиці поділяються на ферміони та бозони:
- Ферміони – це частинки, з яких складається звичайна матерія: кварки (будівельні блоки протонів і нейтронів), самі протони та нейтрони, а також електрони.
- Бозони – це частинки, які переносять взаємодії. До них належать фотони (кванти світла), бозон Хіггса, а також інші бозонні частинки.
Спочатку вчені припускали, що темна матерія складається з ферміонів, і використовували принцип виключення Паулі для оцінки її маси. Згідно з цим принципом, два ферміони не можуть займати один і той самий квантовий стан одночасно, що впливає на щільність і поширення таких частинок, повідомляє focus.
Проте в останніх дослідженнях зроблено припущення, що темна матерія може складатися з бозонів, і на основі цього було встановлено її мінімальну масу – 2 × 10⁻²¹ еВ. Це значення в 100 разів більше, ніж попередні оцінки.
Щоб перевірити ці теоретичні припущення, астрофізики проаналізували спостереження за карликовою галактикою Leo II, супутником Чумацького Шляху. Галактика має розмір близько 100 світлових років, що значно менше за нашу галактику.
Вивчаючи рух зірок усередині Leo II, вчені змогли визначити, як у її межах розподілена темна матерія. Оскільки рух зірок регулюється гравітаційною взаємодією загальної маси галактики, включно з темною матерією, це дозволило створити тисячі можливих профілів щільності.
Потім ці профілі порівняли з квантовими хвильовими функціями, які описують поведінку темної матерії різних можливих мас.
Дослідження показали, що якщо частинка темної матерії занадто легка (має масу нижче 2 × 10⁻²¹ еВ), її квантові хвильові функції не можуть відтворити спостережуваний розподіл густини в Leo II. Це пов’язано з принципом невизначеності, згідно з яким неможливо одночасно точно знати імпульс і положення частинки.
При надто малій масі темна матерія поводиться не як звичайні частинки, а більше як хвиля, що створює квантову нечіткість. Це означає, що вона не здатна концентруватися в компактних ділянках і утворювати щільні галактичні структури.
Читайте також: Науковці встановили, як темна матерія може вплинути на Всесвіт
Таким чином, науковці змогли визначити точку, в якій маса частинок стає надто малою, щоб пояснити спостережувану структуру галактики. Це дозволило уточнити та підвищити нижню межу маси темної матерії порівняно з попередніми оцінками.
Залишити відповідь