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光学物理学

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物理学家寻求宇宙域墙

17 Jan 2013
泡泡域墙:在空间中是否存在类似的结构?

通过在通过我们的银河系中测量它们的磁性般的领域的微妙效果,可以从地球中观察被称为宇宙畴壁的异国结构。这是一队在美国,加拿大和波兰的一队物理学家团队的结论,提出了一种探讨神秘的暗物质和黑暗能量的本质的新方式,以为普遍宇宙。

目前的宇宙学标准大爆炸模型假设宇宙中的大部分能量包含在两个神秘的物质中–暗物质和黑暗能量。暗物质解释了星系的运动中的异常,并被认为是约20%的宇宙’能量。暗能被调用以解释宇宙’S加速扩张并被估计占75%。大多数直接搜索假设暗物质由某种粒子组成,而暗能量通常以α形式存在于“宇宙常数”将其添加到通用相对性的现场方程。然而,已经提出了许多其他可能性。

墙壁和轴

一个是暗物质和黑暗能量被称为已知为的物体内的想法“domain walls”。这些结构将在由已知作为轴轴的上尚未收藏的亚原子颗粒介导的异乎寻常的力场内形成,其最初在20世纪70年代最初提出,作为宇宙似乎包含更多更多的事实重要的是反物质。在炎热的早期宇宙中,场地的强度在太空中随机变化,但随着宇宙的扩展和冷却,该领域将在扩展区域内稳定到单一值。这些不同区域之间的边界将是畴壁,突然跳过围绕墙壁的突然跳跃,赋予它们能量。

在最新工作中,由维多利亚大学哥伦比亚大学哥伦比亚大学的Maxim Pospelov领导的合作,伯克利加州大学的德米特里Budker举行,建立了是否可以使用地球上的仪器来检测这些墙壁。研究人员’思想是使用磁力计,由其旋转最初排列的原子组成的装置,然后可以通过外部磁场旋转。轴状场景将是“scalar”,这意味着与磁场不同,它在空间中没有优选的方向,因此通常不会影响磁力计的输出。然而,如在畴壁上发生的场强的变化会影响器件中原子的旋转。

为了测量是否可以测量这种效果,Pospelov及其同事假设域墙将储存大部分宇宙’暗物质或黑暗能量。在此基础上,他们介绍了产生的有效磁场以及地球通过墙壁的时间,假设它以达到速度的六个乘以乘以乘以达到速度的典型银速光。研究人员发现,对于相关领域和普通物质之间的轴质量和耦合的相当于一系列可能的值,有效磁场强度和相互作用时间将在现代磁力计的敏感度内。他们还确定这种相互作用每年至少发生一次。

相对罕见的瞄准

然而,随着研究人员所指出的,这种相对罕见的目击难以识别磁力仪本身的持续背景噪音,其屏蔽和一系列外部来源,如电力线,在地球中通过汽车甚至磁场’大气层。他们提出的解决方案是创建至少五种这样的装置的网络。四个将建立通过墙壁的速度和方向。这些数据将用于计算墙壁’■与第五设备的互动时间。如果预测和测量比赛,那么Budker说,“您可以更自信地看到域名墙”.

研究人员一直在评估两个原型设备的性能,位于克拉科夫的Jagiellonian大学位于伯克利。他们已经表明,它们可以将信号与两台机器相关联,并且它们可以抑制噪声的显着分数。他们现在希望获得大约1000万美元的新资金来建立全面的网络,其他设备可能位于东湾和美国其他地方的加州州立大学,以及其他国家。

没有看到没有失败

Budker承认域墙的想法是“a little bit exotic”在寻找暗物质和黑暗能量方面,在主流之外。他还承认理论不确定性使得难以知道检测可能的可能性。但他坚持认为,不应作为成功的唯一衡量标准。“在寻求外部物理学中实现没有看到某些东西的问题是非常重要的,” he says. “如果你排除了一整类可能的模型,那么这是一个成功的。”

波尔图大学的Joana Oliveira在葡萄牙的警告中,域墙网络的网络只能对黑能量显着贡献“frustrated”。这意味着墙壁几乎相对于彼此静态,他们唯一的运动是由宇宙引起的拉伸’s expansion. “实现这种配置的难度类似于防止泡沫溶解在一杯啤酒中存在的困难” she says.

Pospelov承认难以设计的模型,该模型可以在领域墙壁中捆绑大量的暗能量。他指出,建议的简单模型以前含有太少的墙壁来实现这一目标,因此正在寻求开发更精细的模型。“为了成为一个合理的理论,该模型必须与我们对宇宙的演变所了解的一致,” he says.

该研究发表在 物理评论信.

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