Nowe badanie przeprowadzone przez SISSA wskazuje, że ciemna materia oddziałuje z grawitacją w sposób nielokalny, podważając tradycyjne teorie i oferując nowe spojrzenie na naturę ciemnej materii. Korzystając z rachunku ułamkowego, naukowcy odkryli, że ta nielokalna interakcja dokładniej opisuje ruch gwiazd, szczególnie w mniejszych galaktykach.
Niedawne badanie przeprowadzone przez SISSA proponuje nowy model nielokalnej interakcji między galaktyczną ciemną materią a grawitacją.
Izaak Newton opisał swoją teorię grawitacji jako siłę działającą natychmiastowo w przestrzeni: planeta natychmiast wyczuwa działanie innego ciała astronomicznego, niezależnie od odległości między nimi. Aspekt ten zainspirował Einsteina do stworzenia słynnej ogólnej teorii względności, w której grawitacja staje się lokalnym zniekształceniem czasoprzestrzeni.
Zasada lokalności głosi, że otoczenie oddziałuje bezpośrednio na obiekt: odległe obiekty nie mogą komunikować się natychmiastowo, liczy się tylko to, co jest tu i teraz. Jednak w ubiegłym stuleciu, wraz z narodzinami i rozwojem mechaniki kwantowej, fizycy odkryli, że zjawiska nielokalne nie tylko istnieją, ale mają fundamentalne znaczenie dla zrozumienia natury rzeczywistości.
Nowe badanie przeprowadzone przez SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, opublikowane niedawno w the Dziennik astrofizycznyZwraca uwagę, że ciemna materia, jeden z najbardziej tajemniczych składników Wszechświata, oddziałuje z grawitacją w sposób nielokalny. Zdaniem autorów dr hab. Odkrycie studentów Francesco Benettiego i Giovanniego Gandolfiego oraz ich przełożonej Andrei Labbe może zapewnić nowe spojrzenie na wciąż niewyjaśnioną naturę ciemnej materii.
Ciemna materia jest podstawowym składnikiem natury: odpowiada za tworzenie struktur, które obserwujemy dzisiaj we wszechświecie i otacza świetlistą materię w galaktykach, przyczyniając się do ruchu gwiazd, które widzimy na niebie. Jednak natura ciemnej materii, a zwłaszcza jej interakcja z grawitacją w mniejszych galaktykach, pozostaje tajemnicą.
„W ostatnich dziesięcioleciach społeczność naukowa poczyniła ogromne wysiłki, aby zrozumieć te tajemnicze zjawiska, ale wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. Aby zbadać naturę ciemnej materii i jej interakcję z grawitacją, konieczne może być nowe podejście. Nowe badania przeprowadzone przez SISSA skrupulatnie ciekawie zbadałem tę ścieżkę.
W badaniu zaproponowano nowy model nielokalnej interakcji pomiędzy ciemną materią galaktyki a grawitacją: „To tak, jakby cała materia we wszechświecie mówiła ciemnej materii w galaktyce, jak się poruszać” – twierdzą autorzy.
Do modelowania tego nielokalnego obszaru wykorzystano rachunek ułamkowy – narzędzie matematyczne opracowane w XVII wieku, które ostatnio znalazło zastosowanie w różnych dziedzinach fizyki. Siła tego rachunku nie była wcześniej testowana w astrofizyce.
„Zastanawialiśmy się, czy rachunek fraktalny może być kluczem do zrozumienia tajemniczej natury ciemnej materii i jej interakcji z grawitacją i, co zaskakujące, wyniki eksperymentów na tysiącach galaktyk różnego typu wykazały, że nowy model dokładniej opisuje ruch gwiazd niż standardowe teorii” – wyjaśniają autorzy. dla grawitacji.
Ta nieprzestrzeń wydaje się objawiać jako zbiorowe zachowanie cząstek ciemnej materii w zamkniętym układzie, co okazuje się szczególnie ważne w mniejszych galaktykach. Kompleksowe zrozumienie tego zjawiska może przybliżyć nas do prawdy o ciemnej materii.
Jednak nadal istnieje wiele pytań, na które należy odpowiedzieć. Jak dokładnie wygląda nielokalizacja? A jakie ma to konsekwencje w przypadku większych struktur, takich jak gromady galaktyk, czy w zjawisku soczewkowania grawitacyjnego, które pozwala nam obserwować odległe ciała niebieskie?
Co więcej, ze względu na ten nowy mechanizm konieczne będzie ponowne przyjrzenie się Modelowi Standardowemu kosmologii.
Zostaną przeprowadzone dalsze badania w celu zbadania wszystkich tych implikacji itd. Nie zdziwilibyśmy się, gdybyśmy odkryli, że inne nierozwiązane pytania dotyczące Wszechświata można rozwiązać za pomocą nowo zaproponowanej nielokalności.
Postęp w zrozumieniu natury ciemnej materii jest ważnym krokiem w kierunku lepszego zrozumienia naszego wszechświata. Prowadzone badania wciąż dostarczają nowych perspektyw i przybliżają nas do wszechstronnego zrozumienia otaczających nas zjawisk.
Odniesienie: „Ciemna materia w grawitacji ułamkowej. I. Astrofizyczne eksperymenty w skalach galaktycznych”, Francesco Benetti, Andrea Labpi, Giovanni Gandolfi, Paolo Salucci i Luigi Danese, 31 maja 2023 r., dostępne tutaj. Dziennik astrofizyczny.
doi: 10.3847/1538-4357/acc8ca
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”
