Kan mörk materia trots allt vara gjord av tunga axioner?
Mörk materia behöver kanske inte alls bestå av lätta axioner. En ny studie visar att mycket tyngre axioner – som tidigare ansågs för instabila – faktiskt kan ha överlevt fram till idag och utgöra den mystiska mörka materian. Axioner är hypotetiska partiklar som nästan inte alls växelverkar med ljus och länge har varit favoriter i jakten på mörk materia. Tidigare trodde forskare att axioner måste vara extremt lätta, eftersom tyngre varianter snabbt skulle försvinna genom att omvandlas till ljuspartiklar. Nu utmanas den bilden. Forskarna föreslår en ny kraft, liknande den som håller samman protoner, som kan binda samman så kallade ”mörka gluoner” till stabila klumpar – glueballs – som kan bestå än idag.
Konstnärlig illustration av en mörk materia-glueball och dess svaga växelverkan med fotoner, här avbildade som vågiga linjer.
Mörk materia behöver kanske inte alls bestå av extremt lätta axioner. En ny studie visar att mycket tyngre axionliknande partiklar – som tidigare ansetts för instabila – kan ha överlevt ända till idag. De uppstår som så kallade glueballs, stabila klumpar av ”mörka gluoner” som binds samman av en ny, okänd kraft liknande den som håller samman protoner. Dessa glueballs beter sig som axionisk mörk materia men kan vara mycket tyngre än vanliga axioner. Deras stabilitet beror på en exotisk mörk fermion, som kopplar dem till ljus – men bara ytterst svagt. Det är tillräckligt för att bromsa sönderfall, men kanske också för att vi ska kunna upptäcka dem med framtida teleskop. Upptäckten breddar sökandet efter mörk materia och pekar mot dolda krafter i universums mörka sektor.
Kosmologiska observationer och instrumentering vid institutionen omfattar supernovor, den kosmiska mikrovågsbakgrunden och stora kartläggningar av galaxer.
