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과학

어두운 물질의 흔적을 찾는 새로운 기술

by ○●○●◑◐◐◑● 2020. 4. 10.

어두운 곳에서 물질의 흔적을 찾는 새로운 기술

연구는 몇 년 동안 물리학 자들을 괴롭힌 신비한 빛의 기원의 기원에 대한 일부 이론을 무너 드렸습니다. 썩어가는 암흑 물질의 이론화된 입자는 X- 선 방출의 구형 후광을 생성해야 합니다. 여기에서 은하수 중심 주위에 집중된 유색 물질이 다르게 보일 때 감지할 수 있습니다. 지금까지 암흑 물질의 존재에 대한 직접적인 증거는 우리가 볼 수 있는 물질에 대한 중력 기반의 영향을 통해서입니다. 그리고 이러한 중력 효과는 우주에서 모든 물질의 약 85 %를 구성해야 한다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 아직 발견되지 않은 입자로 구성되어 있는지 여부를 포함하여 암흑 물질에 대한 다른 정보는 거의 없습니다. 암흑 물질의 구성과 특성, 그리고 암흑 물질에 눈에 보이는 마커가 있는지 여부에 대한 경쟁 이론이 많이 있습니다. 이론적으로 암흑 물질 입자 후보에는 WIMP (약하게 상호 작용하는 거대한 입자), 액시온 및 무균 중성미자가 있으며 물리학자들은 다양한 지구 및 우주 기반 기구와 방법을 사용하여 각 유형을 검색했습니다. 거의 20 년 전에 물리학자들은 이론적으로 멸균된 중성미자 형태의 암흑 물질이 입자가 우주에서 붕괴되면서 특정 에너지에서 빛을 방출할 수 있다고 제안했으며, 2014 년 에 연구에서 “3.5 keV 라인 매우 큰 은하단에서 발견됩니다. keV는 천 전자볼트 또는 킬로 전자볼트를 나타내는 에너지 측정 단위입니다. 이 연구는 출처가 확인되지 않은이 라인이 과학자들이 찾고 있던 암흑 물질 붕괴에 대한 흡연 총일 수 있다고 이론화했습니다. 그러나 미국 에너지 부(DOE)의 로렌스 버클리 국립 연구소 (Berkeley Lab), UC 버클리 및 미시간 대학교 (University of Michigan)의 과학자들이 이번 주 온라인 저널에 발표 한 새로운 연구에 따르면 멸균 중성미자 붕괴에 대한 설명은 이 줄의 소스로 기본적으로 제외됩니다. 연구의 공동 저자이자 조교수 인 벤자민 사프 디 (Benjamin Safdi)는"우리의 발견은 암흑 물질이 멸균 중성미자가 아니라는 것을 의미하지는 않는다."라고 했습니다. 암흑 물질이 예상되는 우리 은하 내 어두운 곳의 X- 선 망원경 관측을 분석 한 연구자들의 접근은 3.5 keV 선의 증거를 찾지 못했습니다."우리의 한계가 어두운 문제의 간단한 모델에 대한 원인 어려움에 가능성이 너무 강하다"니콜라스 Rodd, 연구의 공동 저자와 말했습니다. 물리학과 제휴 버클리 연구소의 이론 그룹과 이론 물리학을 위한 버클리 센터 가, UC 버클리와 버클리 랩의 교수진. Rodd는 우주에서 암흑 물질의 눈에 보이는 징후를 연구하기 위해 몇 년 동안 Safdi와 협력 해왔습니다. 최신 연구에서 자세히 설명된 연구자들이 개발 한 기술은 우주에서 가능한 다른 암흑 물질의 시그니처를 극도로 민감하게 분석할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."안타깝게도 이 연구는 암흑 물질의 미세한 성질에 대한 첫 번째 증거인 것처럼 보이는 것에 찬물을 던지지 만 암흑 물질을 찾는 새로운 접근법을 열어줍니다."라고 Safdi가 말했습니다. 이 3.5 keV 선의 징후에 대해 다른 은하와 은하단(특히 암흑 물질이 풍부할 것으로 예상되는 장소)을 보는 대신, 연구원들은 20 년이 넘는 “빈”공간에 대한 X- 선 망원경 이미지의 데이터를 분석했습니다. 우리 은하의 은하 내에서 암흑 물질의 존재를 기대할 수 있습니다. 암흑 물질과 관련된 중력 효과가 관측되면, 우리 은하계를 포함한 은하들은 소위 암흑 물질의 후광으로 둘러싸 일 것으로 예상됩니다. 이러한 후광은 외곽에 있는 물체와 같은 속도로 은하의 중심 궤도에 더 가까운 물체를 보여주는 관측 결과를 설명할 수 있으며, 이는 눈에 보이는 물질만 고려하면 설명을 무시합니다. Rodd는 “우리는 어디에서나 은하계 후광에서 약간의 암흑 물질이 흘러나올 것”이라고 말했습니다. 이 연구에서 “우리는 우리가 암흑 물질의 후광 속에 살고 있다는 사실을 이용했습니다. 크리스토퍼 디저트 (Personal Dessert), 물리 연구원 및 박사. 미시간대 (University of Michigan)의 한 학생은 3.5 keV 라인이 관측된 은하단은 또한 큰 배경 신호를 가지고 있으며, 이는 관측에서 잡음으로 작용하고 암흑 물질과 관련될 수 있는 특정 신호를 정확히 찾아내는 것을 어렵게 할 수 있다고 말했습니다. 디저트는 “우리가 은하계의 은하계 암흑 후광을 조사하는 이유는 배경이 훨씬 낮기 때문”이라고 말했습니다. 연구진은 1999년 유럽 우주국 (European Space Agency)이 발사 한 우주 기반 X선 망원경인 XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror) 임무의 데이터를 사용했습니다. 그들은 은하의 은하 중심에서 5 ~ 45도 내에서 샘플링된 공간에서 약 800 개의 소위 “빈 하늘”영역의 이미지 수집으로 사용된 데이터를 제한했습니다. 그들은 자신의 분석을 은하의 페르세우스 클러스터와 안드로메다 은하와 같이 암흑 물질이 풍부한 것으로 생각되는 우주 영역의 관측을 기반으로 한 다른 사람의 분석과 비교했습니다. Rodd는 이 팀의 분석 기술을 사용하여 다른 X- 선 망원경의 관측에서 얻은 데이터를 재분석하여 훨씬 더 넓은 범위의 에너지에서 방출되는 다른 광 신호를 상세하게 스캔할 수 있다고 말했습니다."더 많은 사례를 보기 위해 이 기술을 어떻게 확장할 수 있습니까?"라고 로드는 말했습니다. “우리는 이 연구에서 아무 말도 하지 않는 수많은 데이터 세트가 있습니다. 일반적으로 어두운 물질의 붕괴를 찾고 있고 더 많은 감도를 원한다면 이것이 방법입니다. 암흑 물질을 검색하는 모든 사람이 사용할 수 있는 일반적인 도구입니다.”

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