211service.com
Vilken brist på oförklarliga blodiga dödsfall säger oss om mörk materia
En bild av svaga galaxer NASA, ESA, M.J. Jee och H. Ford et al. (Johns Hopkins Univ.)
Astronomer har ett pussel på handen. Universum verkar vara fyllt med partiklar som utövar en gravitationskraft men inte kan ses. Så kallad mörk materia måste finnas, för utan den skulle galaxer helt enkelt flyga isär när de roterar.
Så i det här ögonblicket måste vårt solsystem plöja genom ett stort hav av mörk materia, och fysiker springer runt och försöker desperat hitta det. Men om du inte kan se något, hur ser du det?
Svaret är att mörk materia borde slå in i synlig materia då och då. Så tricket är att leta efter bevis för dessa kollisioner.
Exakt hur dessa bevis kommer att se ut är föremål för stor debatt. Men idag får vi resultaten av den första sökningen efter bevis för att relativt stora mörkmateriapartiklar, kallade makron, skulle kunna slå in i människor och döda dem.
Den närmaste analogin till en makrokollision med en människa är en skottskada, säger Jagjit Sidhu och kollegor vid Case Western Reserve University.
Det har gett de här killarna en intressant idé. De säger att mänskligheten är en sorts mörkmateriadetektor, i den meningen att alla oförklarade skottliknande sår kan vara bevis på mörkmateriamakro. Faktum är att dödstalen från denna typ av skada skulle ge en bra känsla av hur vanlig denna typ av mörk materia måste vara.
Först lite bakgrund. Vårt solsystem kretsar för närvarande runt galaxen med en hastighet av cirka 250 kilometer per sekund. Om mörk materia finns, måste jorden segla genom den i en enorm hastighet, med oundvikliga kollisioner.
Om mörk materia är gjord av små partiklar, kommer kollisionerna att vara mindre - kanske orsaka en liten ökning av temperaturen på en kristall, till exempel. Många experiment letar för närvarande efter bevis för denna typ av uppvärmning, hittills utan framgång.
Större partiklar – makron – skulle lämna en helt annan signatur. Fysiker har letat efter bevis på kollisioner med makron med en karakteristisk massa på några tiotals gram.
Det har de gjort genom att studera ett silikatmineral som heter glimmer, som har en nästan perfekt finkornig struktur. Ett makro som passerar genom en sådan struktur skulle lämna ett spår som borde vara lätt att identifiera under ett mikroskop.
Alla glimmeravlagringar på jordens yta skulle ha haft gott om tid att kollidera med makron. Men fysiker har inte hittat några spår och inga bevis på kollisioner. Så detta utesluter makron av den storleken.
Mer massiva makron med en karakteristisk massa på upp till 50 kilogram skulle ha större destruktiv kraft. Sidhu och co säger att en analogi är med kulor som avfyras från ett gevär av kaliber .22, det minsta i vanligt bruk. Kulor orsakar skada på människokroppen från en kombination av permanent kavitation, tillfällig kavitation och tryckvågor, säger de.
Makron skiljer sig dock väsentligt från kulor, särskilt i deras hastighet och storlek. De kommer sannolikt att färdas med hypersoniska hastigheter och har ett mycket mindre tvärsnitt än kulor - bara några mikrometer.
Så makron kommer att ha en annan destruktiv effekt. En makropåverkan värmer vanligtvis cylindern med vävnad som skärs ut längs dess väg till en temperatur på 107 Kelvin, vilket resulterar i en expanderande cylinder av plasma inuti kroppen, säger Sidhu och co.
Teamet fortsätter med att härleda en formel som beräknar antalet nedslag givet antalet makropartiklar i vår region av galaxen och antalet människor som de kan undersöka under en viss period.
I denna studie tittar Sidhu och co på välövervakade populationer av människor i USA, Kanada och Västeuropa under de senaste 10 åren. Och deras huvudsakliga resultat är att det inte finns några bevis för makrokollisioner med människor.
Detta sätter en viktig gräns för hur stora makron kan vara. Våra resultat begränsar makron till fysiska storlekar så små som flera mikrometer och massor mindre än 50 kg, säger de. Och när detta resultat kombineras med sökningar i glimmer utesluter det ett betydande intervall av makromassor och skalor.
Det är intressant arbete som visar hur annars ofarlig data kan användas för att kasta ljus över ett av vår tids stora oförklarade mysterier. Frånvaron av oförklarade dödsfall av skotttyp hos människor är något vi alla borde vara tacksamma för – kosmologer och partikelfysiker i synnerhet.
Ref: arxiv.org/abs/1907.06674 : Death by Dark Matter