Ein Forscherteam hat einen neuen Weg zur Suche nach Dunkler Materie vorgeschlagen: in der Störung der Raumzeit selbst. Das Team untersuchte Daten aus Beobachtungen der drei Laser Interferometer Gravitational Observatory (LIGO) und veröffentlicht seine Erkenntnisse Anfang dieses Monats in Brief zur körperlichen Untersuchung.
Dunkle Materie ist ein allgemeiner Begriff für Materie, deren Existenz durch ihre gravitative Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie erschlossen werden kann, die aber nicht sichtbar ist. Dunkle Materie macht etwa 27 % des Masse-Energie-Gehalts des Universums aus, und obwohl sie den größten Teil aller Dinge ausmacht, hat es sich als äußerst schwierig erwiesen, sie direkt zu beobachten. Das bedeutet, dass Wissenschaftler es noch nicht getan haben. Stattdessen beobachteten sie einfach die Auswirkungen der Schwerkraft auf andere Objekte.
„Einige Theorien deuten darauf hin, dass sich dunkle Materie eher wie eine Welle als wie ein Teilchen verhält“, sagte Alexandre Göttel, Physiker an der Universität Cardiff und Hauptautor der Studie. sagte Phys.org„Diese Wellen würden in normaler Materie kleine Schwingungen verursachen, die von Gravitationswellendetektoren erfasst werden könnten.“
Gravitationswellendetektoren wie LIGO nutzen Interferometrie, um Raumzeitwellen zu erfassen, die durch die Bewegung und Wechselwirkungen massiver Objekte wie Schwarzer Löcher und Neutronensterne verursacht werden. LIGO misst im Wesentlichen die von unterirdischen Lasern zurückgelegte Distanz; Wenn Gravitationswellen die Raumzeit kontrahieren oder ausdehnen, können Wissenschaftler in den Daten erkennen, dass der Laser eine etwas längere oder kürzere Strecke zurücklegt als zuvor, was auf das Vorhandensein von Gravitationswellen hinweist, die ihn durchdringen.
Das Team untersuchte kürzlich ultraleichte Bosonen, bei denen es sich um eine hypothetische Form der Dunklen Materie handelt (andere Formen umfassen Axiome und dunkle Photonen). Eines der einzigartigen Merkmale der vom Team untersuchten Dunklen Materie besteht darin, dass sie schwach mit Materie und Licht interagiert, ähnlich wie WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), und wolkenartige Formationen bilden kann, die es ihr ermöglichen, in Gravitationswellendetektordaten aufzutauchen .
„Auf atomarer Ebene kann man sich vorstellen, dass das Feld der Dunklen Materie zusammen mit dem elektromagnetischen Feld schwankt“, sagte Göttel. „Schwingungen des Feldes der Dunklen Materie verändern effektiv die Grundkonstanten, nämlich die Feinstrukturkonstante und die Elektronenmasse, die elektromagnetische Wechselwirkungen bestimmen.“
Obwohl das Team Dunkle Materie nicht direkt entdeckt hat, setzen sie neue Grenzen für die Stärke ihrer Wechselwirkungen mit LIGO-Komponenten. Die neuen Messungen des Teams verbessern frühere Arbeiten um den Faktor 10.000 in dem von ihnen getesteten spezifischen Frequenzbereich.
Es kann (sprich: wird) lange dauern, bis Wissenschaftler zum ersten Mal dunkle Materie direkt entdecken können, daher ist es eine gute Idee, nach ihr zu suchen, wo immer sie können.
