211service.com
Hvilken mangel på uforklarlige blodige dødsfald fortæller os om mørkt stof
Et billede af svage galakser NASA, ESA, M. J. Jee og H. Ford et al. (Johns Hopkins Univ.)
Astronomer har et puslespil på deres hænder. Universet ser ud til at være fyldt med partikler, der udøver en tyngdekraft, men som ikke kan ses. Såkaldt mørkt stof skal eksistere, for uden det ville galakser simpelthen flyve fra hinanden, mens de roterer.
Så i dette øjeblik må vores solsystem pløje gennem et stort hav af mørkt stof, og fysikere render rundt i desperat forsøg på at finde det. Men hvis du ikke kan se noget, hvordan ser du det så?
Svaret er, at mørkt stof burde støde ind i synligt stof fra tid til anden. Så tricket er at lede efter beviser for disse kollisioner.
Præcis hvordan disse beviser vil se ud, er genstand for betydelig debat. Men i dag får vi resultaterne af den første søgning efter beviser for, at relativt store mørkt stof-partikler, kaldet makroer, kunne smadre ind i mennesker og dræbe dem.
Den nærmeste analogi til en makrokollision med et menneske er et skudsår, siger Jagjit Sidhu og kolleger ved Case Western Reserve University.
Det har givet disse fyre en interessant idé. De siger, at menneskeheden er en slags mørkstofdetektor i den forstand, at ethvert uforklarligt skudsår kunne være bevis på mørkstofmakroer. Faktisk ville dødsraten fra denne form for skade give en god fornemmelse af, hvor almindelig denne type mørkt stof må være.
Først lidt baggrund. Vores solsystem kredser i øjeblikket om galaksen med en hastighed på omkring 250 kilometer i sekundet. Hvis mørkt stof eksisterer, må Jorden sejle igennem det med en enorm hastighed med uundgåelige kollisioner.
Hvis mørkt stof er lavet af bittesmå partikler, vil kollisionerne være mindre - måske forårsage en lille stigning i temperaturen på en krystal, for eksempel. Adskillige eksperimenter leder i øjeblikket efter beviser for denne form for opvarmning, indtil videre uden held.
Større partikler - makroer - ville efterlade en helt anden signatur. Fysikere har ledt efter beviser for kollisioner med makroer med en karakteristisk masse på nogle få tiere gram.
Det har de gjort ved at studere et silikatmineral kaldet glimmer, som har en næsten perfekt finkornet struktur. En makro, der passerer gennem en sådan struktur, ville efterlade et spor, der burde være let at identificere under et mikroskop.
Eventuelle glimmeraflejringer i Jordens overflade ville have haft god tid til at kollidere med makroer. Men fysikere har ikke fundet spor og ingen tegn på kollisioner. Så dette udelukker makroer af den størrelse.
Mere massive makroer med en karakteristisk masse på op til 50 kg ville have større destruktiv kraft. Sidhu og co siger, at en analogi er med kugler affyret fra en .22 kaliber riffel, den mindste i almindelig brug. Kugler forårsager skade på den menneskelige krop fra en kombination af permanent kavitation, midlertidig kavitation og trykbølger, siger de.
Makroer er dog væsentligt forskellige fra kugler, især i deres hastighed og størrelse. De rejser sandsynligvis med hypersoniske hastigheder og har et meget mindre tværsnit end kugler - kun et par mikrometer.
Så makroer vil have en anden destruktiv effekt. Et makropåvirkning opvarmer typisk cylinderen af væv, der er skåret ud langs dens vej, til en temperatur på 107 Kelvin, hvilket resulterer i en ekspanderende cylinder af plasma inde i kroppen, siger Sidhu og co.
Holdet fortsætter med at udlede en formel, der beregner antallet af påvirkninger givet antallet af makropartikler i vores region af galaksen og antallet af mennesker, de er i stand til at undersøge over en vis periode.
I denne undersøgelse ser Sidhu og co på velovervågede populationer af mennesker i USA, Canada og Vesteuropa i løbet af de sidste 10 år. Og deres hovedresultat er, at der ikke er tegn på makrokollisioner med mennesker.
Dette sætter en vigtig grænse for, hvor store makroer kan være. Vores resultater begrænser makroer til fysiske størrelser så små som adskillige mikrometer og masser mindre end 50 kg, siger de. Og når dette resultat kombineres med søgningerne i glimmer, udelukker det en betydelig række makromasser og skalaer.
Det er interessant arbejde, der viser, hvordan ellers uskadelige data kan bruges til at kaste lys over et af vor tids store uforklarlige mysterier. Fraværet af uforklarlige skud-type dødsfald hos mennesker er noget, vi alle bør være taknemmelige for - især kosmologer og partikelfysikere.
Ref: arxiv.org/abs/1907.06674 : Death by Dark Matter