Cambridgen yliopiston Christopher Reynoldsin johtama kansainvälinen astrofysiikaryhmä testasi Chandra-röntgen observatorion avulla galaksiklusteria löytääkseen teoreettisesti ennustetun akselihiukkasen. Koe epäonnistui, mikä asetti kyseenalaiseksi kuuluisan joustoteorian.
Tutkimus julkaistiin Astrophysical Journal -lehdessä, ja se kattoi lyhyesti Phys.org. Jousteoria perustuu fysiikan ajatukseen, että kaikki tunnetut voimat, hiukkaset ja vuorovaikutukset voivat olla yhteydessä toisiinsa. Eli se on "kaiken teoria", joka antaa käsityksen maailmankaikkeuden luonteesta.
Monet jousiteoriamallit ennustavat, että universumissa on oltava hiukkas, jota kutsutaan "aksioniksi". Tutkijat uskovat, että jos tämä hiukkanen voidaan havaita kokeellisesti, se muuttaa ikuisesti fysiikan. Tämä on juuri tutkimusryhmän asettama tehtävä.
Tutkijat ehdottavat, että akselien tulisi olla erittäin pieniä massoja. He eivät tiedä tarkkaa massaaluetta, mutta monet mallit ennustavat, että näiden massojen tulisi olla välillä noin miljoonasosa elektronin massasta nollapainoon.
Jousteteoria sanoo, että yksi akselien epätavallisista ominaisuuksista on, että ne voivat joskus muuttua fotoneiksi, mikä on kevyttä. Ja tämä tapahtuu, kun ne kulkevat magneettikentien läpi. Ja päinvastoin - fotonit voivat muuttua aksioiksi. Tämä tarkoittaa, että tällainen muunnos voidaan havaita herkillä röntgen-observatorioilla.
Kätevin paikka akselien etsimiseksi osoittautuivat galaktisista klustereista - suurista galaksien klustereista, joilla on voimakas magneettikenttä ja jotka usein sisältävät kirkkaita röntgensäteilylähteitä. Tässä tapauksessa tutkijat tutkivat galaksiklusteria Perseuksen tähdistössä.
Viiden päivän ajan he tutkivat röntgensäteiden spektriä, jotka liikkuvat kohti supermassiivista mustaa reikää tämän klusterin keskellä. Pitkäaikainen havainnointi ja kirkas röntgenlähde antoi spektrin, jonka herkkyys riitti vääristymisen havaitsemiseksi.
Jos nämä vääristymät löytyisivät, voitaisiin suurella varmuudella sanoa, että aksionien olemassaolo on vahvistettu kokeellisesti. Astrofysiikot eivät kuitenkaan ole rekisteröinyt tällaisia vääristymiä. Tämä haastoi jousiteorian. Tutkijoiden mielestä ehkä tämän teorian kannattajien on nyt tarkistettava ennusteitaan näiden hiukkasten massaalueesta.
Mainosvideo:
Teoreetikkojen on pohdittava, koska tämän teoksen yksi mahdollinen tulkinta on, että aksionimaisia hiukkasia ei ole. Mutta on olemassa toinen selitys. Se johtuu siitä, että tällaisilla hiukkasilla on alhaisemmat muunnettavuusarvot kuin Chandran observatorion havaitsemisrajalla. Ehkä tulevaisuuden tutkimus, kun herkempiä instrumentteja tulee saataville, auttaa silti löytämään vaikeita akseleita.
Kirjoittaja: Denis Peredelsky