Tidligere kunne uopdagede partikler detekteres, når de ophobes omkring sorte huller, siger forskere ved Wiens teknologiske universitet.
At finde nye partikler kræver normalt høje energier - det er derfor, der er bygget enorme acceleratorer, som kan accelerere partikler til næsten lysets hastighed. Men der er andre kreative måder at finde nye partikler på: Videnskabsuniversitetet i Wien præsenterede forskere en metode til at bevise eksistensen af hypotetiske "aksioner". Disse aksioner kunne akkumuleres omkring et sort hul og udtrække energi fra det. Denne proces kunne udsende tyngdekraftsbølger, som derefter kunne måles.
Kunstnerens indtryk af et sort hul omgivet af akser.
Axioner er hypotetiske partikler med en meget lav masse. Ifølge Einstein er masse direkte relateret til energi, og derfor kræves meget lidt energi for at producere aksioner. ”Eksistensen af aksioner er ikke bevist, men det betragtes som meget sandsynligt”, siger Daniel Grumiller. Sammen med Gabriela Mocanu beregnet han ved Wien Universitet for Teknologi (Institut for Teoretisk Fysik), hvordan aksioner kunne påvises.
Astronomisk store partikler
I kvantefysik beskrives hver partikel som en bølge. Bølgelængden svarer til partiklens energi. Tunge partikler har små bølgelængder, men aksler med lav energi kan have bølgelængder på mange kilometer. Resultaterne af Grumiller og Mocanu, baseret på værker af Asmina Arvanitaki og Sergei Dubovsky (USA / Rusland), viser, at aksioner kan cirkle et sort hul, svarende til elektroner, der cirkler rundt et atom. I stedet for den elektromagnetiske kraft, der binder elektronerne og kernen sammen, er det tyngdekraften, der virker mellem aksioner og det sorte hul.
Gabriela Mocanu og Daniel Grumiller
Boson-skyen
Der er dog en meget vigtig forskel mellem elektroner i et atom og aksioner omkring et sort hul: Elektroner er fermioner - hvilket betyder, at to af dem aldrig kan være i samme tilstand. Axioner på den anden side er bosoner, mange af dem kan optage den samme kvantetilstand på samme tid. De kan skabe en "boson-sky" omkring det sorte hul. Denne sky suger kontinuerligt energi fra det sorte hul, og antallet af aksioner i skyen stiger.
Pludseligt kollaps
En sådan sky er ikke nødvendigvis stabil. ”Ligesom en løs bunke med sand, der pludselig kan glide, udløst af et ekstra sandkorn, kan denne bosonsky pludselig kollapse”, siger Daniel Grumiller. Det spændende ved en sådan sammenbrud er, at denne “bose-nova” kunne måles. Denne begivenhed ville få plads og tid til at vibrere og udsende tyngdekraftsbølger. Detektorer for tyngdekraftsbølger er allerede udviklet, og i 2016 forventes de at nå en nøjagtighed, hvor tyngdekraftsbølger entydigt skal detekteres. De nye beregninger i Wien viser, at disse tyngdekraftbølger ikke kun kan give os ny indsigt om astronomi, de kan også fortælle os mere om nye slags partikler.
Genudgivet med tilladelse fra Wiens teknologiske universitet.