Les « Nuages de Boson »
Les « nuages de boson » pourraient expliquer la matière noire . La nature de la matière noire étonne toujours les astronomes. Alors que la recherche de particules de matière noire continue de ne rien donner, il est tentant de jeter complètement le modèle de matière noire, mais les preuves indirectes de la substance restent solides. Alors qu’est-ce que c’est ? Une équipe a une idée et ils ont publié les résultats de leur toute première recherche.
Les conditions de la matière noire impliquent qu’elle ne peut pas être de la matière régulière. La matière ordinaire (atomes, molécules, etc.) absorbe et émet facilement de la lumière. Même si la matière noire était des nuages de molécules si glaciaires qu’ils n’émettaient même aucune lumière, ces nuages se manifestaient quand même par la lumière qu’ils absorbants. Ils ressemblaient à une nébuleuse sombre généralement vue près du plan galactique.
Il n’y en a pas assez pour expliquer les effets de la matière noire que nous observons. Nous avons également éliminé les neutrinos. Ils n’interagissent pas fortement avec la lumière. Cependant, les neutrinos sont une forme de matière noire « chaude » car les neutrinos se déplacent presque à la vitesse de la lumière. Nous savons que la majorité de la matière noire devrait être lente et par conséquent « froide ». Si la matière noire est là-bas, ce doit être quelque chose d’autre.
Les « nuages de boson »: matière noire et particules élémentaires
Dans leurs travaux les plus récents, les auteurs nécessitent que la matière noire pourrait être construite à partir de particules appelées bosons scalaires. Toute la matière identifiée peut être classée en 2 grandes catégories appelées fermions et bosons. La catégorie d’une particule dépend d’une propriété quantique appelée spin. Les fermions tels que les électrons et les quarks ont un spin fractionnaire tel que 1/2 ou 3/2. Les bosons tels que les photons ont un spin entier tel que 1 ou 0. Tout type de particule avec un spin de 0 est un boson scalaire.
Bien que cela semble être une différence insignifiante, les deux types de particules se composent très différemment lorsqu’elles sont unies en grands groupes. Les fermions ne peuvent jamais occuper exactement le même état quantique, donc lorsque vous essayez de les presser les uns contre les autres, ils repoussent. C’est pourquoi les naines blanches et les étoiles à neutrons existent.
Les « nuages de boson »: les électrons et les neutrons
La gravité tente de pousser les électrons ou les neutrons ensemble, mais la pression de Fermi est si forte qu’elle peut résister à la gravité (jusqu’à un certain point). Cependant, les bosons se réjouissent d’occuper le même état. Ainsi, si vous sur-refroidissez beaucoup de bosons (comme l’hélium-4), ils peuvent se déposer directement dans un objet quantique étrange appelé condensat de Bose-Einstein.
Le seul boson scalaire reconnu est le boson d’Higgs. L’Higgs ne peut pas être de la matière noire compte tenu de ses propriétés connues ; cependant, certaines théories admettent d’autres bosons scalaires. Ceux-ci n’interagiraient certainement pas fortement avec la lumière, seulement avec la gravité. Parce que la lumière ne peut pas les chauffer de manière matérielle, avec le temps, ces bosons scalaires se refroidiraient sûrement et s’effondreraient en gros nuages. Il est donc probable que la matière noire est construite à partir d’énormes nuages diffus de bosons scalaires.
Comment les chercheurs confirmaient-ils cette idée ?
Il semble que si l’on considère que les bosons scalaires interagissent gravitationnellement, ils interagissent également avec les ondes gravitationnelles. Selon leur masse, les bosons scalaires peuvent aussi se désintégrer en émettant des gravitons. Par conséquent, les bosons scalaires peuvent créer des ondes gravitationnelles durables avec une fréquence similaire. C’est l’équivalent gravitationnel d’un léger bourdonnement.
L’équipe a observé les données d’ondes gravitationnelles de LIGO et Virgo. Ils ont essayé de trouver des preuves d’un bourdonnement gravitationnel dans la gamme 20-600 Hz et n’ont rien trouvé. Les auteurs concluent qu’il n’y a pas de jeunes nuages de bosons scalaires dans notre galaxie sur la base de leurs travaux. Il n’y a pas non plus de nuages de bosons scalaires anciens et froids à moins de 3 000 années-lumière de la Terre.
Cette étude de recherche n’élimine pas entièrement les bosons scalaires, mais elle limite fortement l’idée. De plus, cela semble maintenant être l’histoire de la matière noire. Dans notre recherche pour trouver ce que c’est, nous continuons à apprendre ce que ce n’est pas.
Lisez l’article original sur Scitech Daily.
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