A sötét anyag tömegének határértékeit állapították meg amerikai fizikusok

A világegyetem negyedét kitevő rejtélyes sötét anyag tömegének határértékeit állapították meg az amerikai Brown Egyetem fizikusai, akik kutatásaikról a Physical Review Letters című folyóiratban számoltak be.

A sötét anyag olyan anyagfajta, amely csillagászati műszerekkel közvetlenül nem figyelhető meg, mert semmilyen elektromágneses sugárzást nem bocsát ki és nem nyel el, jelenlétére csak a látható anyagra és a háttérsugárzásra kifejtett gravitációs hatásból következtethetünk. A törpegalaxisok a megfigyelések szerint “tömve vannak” sötét anyaggal, ugyanis az őket benépesítő csillagok mozgása nem magyarázható kizárólag a látható anyagból kiindulva. Ezért a törpegalaxisok ideális célpontok a sötét anyagot alkotó részecskék annihilációjának megfigyelésére. (Annihiláció az elemi részecskék és antirészecskék olyan kölcsönhatása, amelynek során fotonná vagy más részecskékké alakulnak át) – olvasható a PhysOrg (http://www.physorg.com) tudományos hírportálon.

Savvas Koushiappas, a Brown Egyetem docense és Alex Geringer-Sameth kutató hét törpegalaxist figyelt meg.

A tudósok a NASA gammasugárzást kutató Fermi űrteleszkópja által az utóbbi három évben gyűjtött adatokat elemezték, hogy meghatározzák a fotonok számát a törpegalaxisokban. A fotonok számából kiindulva a kutatók megállapították a kvarkképződés rátáját. Ez viszont lehetővé tette, hogy egy új statisztikai eljárás alkalmazásával szűkítsék a sötét anyagot alkotó részecskék értékhatárait, kiszámítva azt az ütközési rátát, amelynél azok annihilálják egymást a Tejútrendszert körülvevő törpegalaxisokban. Számításaik szerint a sötét anyag tömegének meg kell haladnia a 40 gigaelektronvoltot (1GeV – 1 milliárd elektronvolt), abból kiindulva, hogy a sötétanyag-részecskék ütközéseiben nehéz kvarkok vesznek részt.

“Vizsgálataink szerint, amennyiben egy elemi részecske tömege alacsonyabb 40 GeV-nél, az nem lehet a sötét anyag” – hangsúlyozta Savvas Koushiappas.