Η αναζήτηση στις πρώτες μετρήσεις ενός καινούργιου παρατηρητηρίου ακτίνων γάμμα για ενδείξεις διάσπασης βαρέων σωματιδίων σκοτεινής ύλης, θέτει ένα χαμηλότερο όριο στη διάρκεια ζωής αυτών των υποθετικών σωματιδίων.

Ψάχνοντας κανείς για την μυθική Shangri-La στο Οροπέδιο του Θιβέτ, σίγουρα σε κάποια στιγμή θα συναντήσει το Παρατηρητήριο LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory) που ανιχνεύει ακτίνες γάμμα από τον Γαλαξία μας και πέρα απ΄αυτόν.
Επειδή ακόμη και ο καθαρός αέρας του οροπεδίου είναι αδιαφανής σε αυτά τα υψηλής ενέργειας φωτόνια, οι αστρονόμοι συμπεραίνουν την παρουσία τους μετρώντας τις διασπάσεις δευτερογενών σωματιδίων που δημιουργούν οι ακτίνες γάμμα όταν συγκρούονται με την ατμόσφαιρα. Η ερευνητική ομάδα του LHAASO ανέλυσε τέτοιες μετρήσεις για να εντοπίσει ίχνη ακτίνων γάμμα που παράγονται από τη διάσπαση της βαριάς σκοτεινής ύλης μέσα στον Γαλαξία μας. Όμως δεν βρέθηκε κανένα τέτοιο ίχνος, οπότε η αναζήτηση έθεσε ένα ανώτερο όριο στον ρυθμό διάσπασης των υποθετικών σωματιδίων της σκοτεινής ύλης με μάζες στην περιοχή των PeV (1 PeV=πετα-ηλεκτρονιοβόλτ= 10¹⁵eV).

Ορισμένα θεωρητικά μοντέλα προβλέπουν ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να υπάρχει στη μορφή σωματιδίων με μάζες 100 TeV ή μεγαλύτερη. Aν αυτά τα σωματίδια έχουν πεπερασμένη διάρκεια ζωής και αν διασπώνται προς τα γνωστά σωματίδια του Καθιερωμένου Προτύπου της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων, θα πρέπει να παράγουν ακτίνες γάμμα με ενέργειες πάνω από 10 TeV (1 TeV=τερα-ηλεκτρονιοβόλτ=10¹²eV).

Για να αναζητήσει ίχνη τέτοιας βαριάς σκοτεινής ύλης, η ερευνητική ομάδα ανέλυσε δεδομένα που συλλέχθηκαν από τον ανιχνευτή LHAASO κατά τις πρώτες 570 ημέρες λειτουργίας του. Έψαξαν για ακτίνες γάμμα σε πέντε περιοχές του ουρανού μακριά από το Γαλαξιακό Kεντρο. Σύμφωνα με μοντέλα μάζας του Γαλαξία, η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης θα πρέπει να είναι η μεγαλύτερη κοντά στο Γαλαξιακό Κέντρο. Έτσι, αν η διάσπαση των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης παράγει ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας, η μετρούμενη ροή θα πρέπει να ποικίλλει μεταξύ των περιοχών έρευνας.

Καθώς δεν ανιχνεύθηκε τέτοια διαφορά, οι ερευνητές παρηγορούνται καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι τα υποθετικά σωματίδια σκοτεινής ύλης με εύρος μαζών της τάξης των PeV έχουν χρόνο ζωής τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο τρισεκατομμύρια χρόνια.

Ακόμα και στο Οροπέδιο του Θιβέτ η σκοτεινή ύλη επιμένει να αποφεύγει τους πειραματικούς φυσικούς που την αναζητούν εναγωνίως με κάθε δυνατό τρόπο. Παραμένει απρόσιτη όπως και η μαγική κοιλάδα Shangri-La στην ταινία ‘Lost Horizon’ του Frank Capra.

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v15/s171 – https://arxiv.org/abs/2210.15989

Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΣΙΝΕΜΑ, ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: PHYSICS