Scientists Propose Detector Design for Dark Matter Search

Scientists propose detector design to search for axions, potential dark matter particles. Study by Rice University researchers in Physical Review Letters.

lifetechnology.com

England are the World Cup’s most creative team, they just need to finish

Making chances is not the problem for Thomas Tuchel's team, but taking them is another matter

nytimes.com

Quantum semiconductor design could expand search for dark matter

Dark matter accounts for 85% of the matter in the universe, but scientists still do not know what it is made of. A study, published in Physical Review Letters, by Rice University researchers proposes a detector design that could help search for axions, hypothetical particles that many physicists think could make up dark matter.

phys.org

Precision Solar System Dynamics for Ultralight Dark Matter Search

Ultralight dark matter exhibits an order-one density fluctuation at the scale of its wavelength. This density fluctuation exists across the entire dark matter halo and interacts with stars and planets, perturbing their motion via gravitational interactions. We investigate the possibility of using precision solar system dynamics to search for ultralight dark matter. We examine this possibility with interplanetary radio range measurements. We show that the precision of current range measurements can probe ultralight dark matter at masses around $10^{-15}\,$eV, had its density in the solar system been $10^5$ larger than the so-called local dark matter density. This limit complements other constraints, such as the one from analyses of pulsar timing observations.

arxiv.org

Теория “холодной” темной материи нашла очередное подтверждение при анализе галактических скоплений

Несмотря на противоречащие предыдущим выводам данные, проведенное исследование демонстрирует, что устоявшаяся теория о «холодной» тёмной материи очень корректно предсказывает характер её распределения в пространстве. Астрофизик Нобухиро Окабе из престичной Тайваньской академии наук совместно с коллегами изучили распределение тёмной материи в галактических скоплениях и пришел к выводу о согласовании полученных результатов с концепцией «холодной» тёмной материи. Грэм Смит, соавтор исследования из Бирмингемского университета (Великобритания), поясняет, что галактическое скопление можно сравнить с крупным ночным городом: видимые яркие источники света представляют собой галактики, а кажущиеся пустыми тёмные области, на самом деле, насыщены тёмной материей. Таким образом, тёмная материя в галактике функционирует подобно инфраструктуре, в которой существует галактическое тело. Воспользуйтесь нашими услугами * Наша продукция * Презентации по направлениям * Инжиниринг * Консалтинг * Металлообработка * Моделирование * Разработки Наблюдая за распределением ТМ по гравитационному линзированию, которое её скопления вызывают своей огромной массой, учёные выяснили, что в таком «городе» плотность ТМ указывает на правоту теории «холодной» тёмной материи. Используя для отслеживания пятидесяти галактических скоплений одну из камер телескопа «Субару», астрономы наблюдали, как ТМ этих скоплений искривляла свет от далёких фоновых галактик. С точки зрения этой теории, распределение ТМ в скоплении описывается массой последнего и так называемым параметром концентрации. Параметр концентрации для ТМ там должен быть ниже, чем в отдельных галактиках, с их высокой плотностью. Связано это с тем, что «холодные» ТМ-частицы взаимодействуют с другими лишь с помощью гравитации. Поэтому, например, в центре Млечного Пути из-за большого количества материи ТМ будет собираться интенсивнее, чем в галактическом скоплении, где плотность материи в целом меньше. Обнаружив, что именно такова ситуация в исследованной полусотне галактических скоплений, учёные решили старую головоломку: более ранние исследования одиночных галактических скоплений показывали, что параметр концентрации там иной, а плотность от ядра к периферии убывает быстрее предсказанного теорией «холодной» ТМ. Как отмечают авторы, исследовав сразу много скоплений, они получили статистически более достоверную картину, которая говорит в пользу этой теории. Отчёт об исследовании опубликован в Astrophysical Journal Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь. #### Для любознательных: Как новая теория темной материи решила три главные астрофизические аномалии десятилетия Современная астрофизика строится на наблюдении за объектами, которые невозможно увидеть напрямую. Исследователи изучают невидимые массы по тому, как они воздействуют на свое окружение: как они искажают свет, как меняют траектории звезд и как разрушают космические структуры. В последние годы в разных областях обозримой Вселенной ученые зафиксировали три независимых явления, которые разрушают устоявшиеся представления о формировании галактик и требуют пересмотра базовых физических законов. Первое явление обнаружено на огромном расстоянии от Земли, в системе JVAS B1938+666. Это гравитационная линза — область пространства, где масса некоего объекта настолько велика, что искривляет проходящее мимо излучение далекого квазара. Проанализировав это искажение, радиоастрономы вычислили параметры невидимого объекта. Выяснилось, что его масса составляет около миллиона масс Солнца, но при этом объект обладает совершенно нетипичной, экстремально высокой плотностью в своем центре. Гравотермический коллапс ядра, вольная интерпретация. Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Второе явление зафиксировано гораздо ближе, в карликовой галактике Печь (Fornax), которая является спутником нашего Млечного Пути. Внутри этой галактики находится звездное скопление Fornax 6. Наблюдения показали, что звезды в этом скоплении движутся с очень высокими скоростями. По законам небесной механики, при таких скоростях звезды должны были бы давно преодолеть взаимное притяжение и разлететься в разные стороны. Тот факт, что они остаются вместе, означает одно: внутри скопления находится скрытая масса, которая удерживает их своей гравитацией. И эта скрытая масса снова оказывается невероятно плотной и компактной, с общей массой около миллиона солнечных. Третье явление разворачивается прямо в нашей галактике. Астрономы изучают звездный поток GD-1 — длинную и тонкую линию звезд, которые двигаются по одной орбите вокруг центра Млечного Пути. В структуре этого потока исследователи обнаружили четкий разрыв и выброшенные в сторону звезды. Характер этого повреждения указывает на то, что сквозь звездный поток на огромной скорости прошел массивный объект, разорвав его своей гравитацией. Компьютерное моделирование показало, что для создания такого разрыва объект-возмутитель должен обладать массой от сотен тысяч до ста миллионов масс Солнца и, что самое главное, быть максимально сконцентрированным, плотным сгустком вещества. Перед научным сообществом возникла проблема. Три разных объекта, находящихся в совершенно разных условиях и на разных расстояниях, демонстрируют идентичные характеристики. Все они имеют относительно небольшую массу (в астрономических масштабах миллион масс Солнца — это мало), но при этом их внутренняя плотность превышает любые допустимые значения. #### Ограничения холодной темной материи Сегодня физика описывает устройство Вселенной с помощью модели холодной темной материи (Cold Dark Matter, сокращенно CDM). Согласно этой теории, темная материя составляет большую часть массы Вселенной, но ее частицы никак не взаимодействуют друг с другом. Они не сталкиваются, не трутся и не обмениваются энергией. Единственная сила, через которую темная материя проявляет себя — это гравитация. Из-за отсутствия прямого физического взаимодействия между частицами, скопления темной материи формируются по математическим законам. Такие скопления называют гало — это обширные невидимые структуры, внутри которых зарождаются и удерживаются галактики. В модели CDM плотность гало распределяется предсказуемо: она плавно возрастает ближе к центру, но никогда не достигает экстремальных значений. Частицы просто проходят сквозь друг друга, двигаясь по своим орбитам в общем гравитационном поле, что не позволяет массе сжаться в сверхплотный комок. Именно здесь возникает фундаментальное противоречие с новыми наблюдениями. Характеристики объектов в системе B1938+666, в галактике Печь и в звездном потоке GD-1 невозможно объяснить в рамках модели холодной темной материи. Чтобы стандартная теория CDM могла сформировать объект такой плотности, как B1938+666, требуется невероятное стечение обстоятельств. Математически это выражается как отклонение в 9 сигма (9 стандартных отклонений от нормы). В строгой науке статистическое отклонение уже в 5 сигма считается достаточным основанием для того, чтобы признать открытие новой частицы или явления. Отклонение в 9 сигма указывает на то, что существующая теория принципиально неверна и не способна описать реальный физический процесс. Сравнение плотности реальных космических объектов с моделями темной материи. Сплошные голубая и синяя линии, а также серая полоса показывают распределение массы в трех аномальных объектах: линзе JVAS B1938+666, структуре в галактике Fornax и возмутителе потока GD-1. Пунктирные линии разного цвета (черная, янтарная, оранжевая и розовая) отражают результаты моделирования темной материи с разной интенсивностью столкновения частиц — от стандартной модели CDM до различных вариантов SIDM. Черная точечная линия обозначает исходное состояние системы до начала гравитационных изменений. Цвета кривых соответствуют условным обозначениям, указанным в легенде. Автор: Hai-Bo Yu #### Новая механика: энергия столкновений Разрешить этот кризис предложил астрофизик Хай-Бо Ю из Калифорнийского университета в Риверсайде. В своем исследовании он доказывает, что астрономам не нужно искать три разных объяснения для трех разных аномалий. Все три объекта формируются по одному закону, если мы изменим всего одну базовую характеристику темной материи. Хай-Бо Ю использует модель самовзаимодействующей темной материи (Self-Interacting Dark Matter, или SIDM). Эта концепция вводит в расчеты важное допущение: частицы темной материи способны упруго сталкиваться друг с другом. Даже минимальная вероятность столкновения частиц полностью меняет эволюцию всего скопления массы на протяжении миллиардов лет. Появление столкновений означает появление теплопередачи и обмена кинетической энергией. Этот процесс запускает механизм, известный в астрофизике как гравотермический коллапс ядра. Его физическая логика работает следующим образом: 1. Внутри сформированного гало темной материи частицы движутся с разными скоростями. В самом центре концентрация частиц наиболее высока, гравитация там сильнее, и частицы перемещаются быстрее всего. Высокая скорость движения на языке термодинамики означает высокую температуру. 2. Поскольку частицы в модели SIDM могут сталкиваться, быстрые частицы из центрального ядра неизбежно ударяются о более медленные частицы из внешних слоев гало. 3. При столкновении кинетическая энергия передается от быстрых частиц к медленным. Происходит отток энергии от центра к периферии. Центральная область начинает терять свою энергию. 4. Теряя кинетическую энергию (снижая скорость), частицы в центре больше не могут сопротивляться силе собственной гравитации. Ядро начинает сжиматься под собственным весом. 5. По мере сжатия частицы оказываются еще ближе друг к другу. Гравитационный потенциал усиливается, что заставляет частицы ускоряться на новых, более тесных орбитах. Из-за возросшей плотности столкновения происходят еще чаще, энергия уходит еще быстрее, и ядро сжимается еще сильнее. Этот циклический процесс приводит к тому, что центральная часть гало темной материи обрушивается внутрь себя, формируя экстремально компактное и сверхплотное ядро. При этом внешние слои гало, получившие избыточную энергию, наоборот, расширяются. Хай-Бо Ю провел серию компьютерных симуляций, моделируя эволюцию гало темной материи с учетом механизма столкновений частиц. В результате, процесс гравотермического коллапса естественным образом формирует ядра с массой около миллиона солнечных масс. Полученные в ходе расчетов профили плотности с высокой точностью совпали с теми параметрами, которые радиоастрономы вычислили для гравитационной линзы B1938+666, которые требуются для удержания звезд в галактике Печь и которые необходимы для пробивания разрыва в звездном потоке GD-1. Распределение массы объекта B1938+666 в сравнении со стандартными моделями. Сплошная голубая линия показывает профиль массы реального объекта-линзы. Сплошная черная линия соответствует стандартной модели гало (NFW) с массой M200 = 3.5 миллиона солнечных масс и концентрацией c200 около 291, что является экстремальной аномалией (отклонение 9 сигм от нормы). Черным пунктиром показано усеченное гало той же модели, а точечной линией — его начальное состояние с массой M200 = 10 в 12-й степени солнечных масс и концентрацией c200 около 30 (отклонение 5 сигм). График наглядно иллюстрирует, что плотность реального объекта (голубая линия) значительно выше того, что предсказывает стандартная теория для объектов такой массы. #### Значение для фундаментальной науки Работа калифорнийского исследователя демонстрирует, что три зафиксированные астрономические аномалии являются прямым доказательством наличия у темной материи внутренней динамики. Долгое время наука рассматривала невидимую массу исключительно как статичный гравитационный каркас, определяющий формирование видимых галактик. Однако совпадение данных симуляций с реальными наблюдениями указывает на то, что темная материя обладает собственной термодинамикой. Передача энергии при столкновениях частиц запускает долговременные процессы сжатия и эволюции, которые напрямую влияют на структуру Вселенной. Переход от концепции холодной не взаимодействующей материи (CDM) к модели самовзаимодействующей материи (SIDM) решает проблему сверхплотных объектов без использования математических допущений и невероятных статистических совпадений. В ближайшие годы, по мере ввода в строй новых космических обсерваторий, астрофизики смогут обнаружить больше подобных маломассивных, но сверхплотных объектов. Если статистика их распределения подтвердит расчеты модели SIDM, научному сообществу предстоит интегрировать параметры столкновения частиц темной материи в стандартную физическую модель. Это позволит не просто картографировать скрытую массу Вселенной, но и наконец-то приступить к изучению конкретных физических свойств частиц, составляющих основу нашего мира. Подготовлено по материалам Бирмингемского университета. Источник: http://www.modcos.com/ Воспользуйтесь нашими услугами * Наша продукция * Презентации по направлениям * Инжиниринг * Консалтинг * Металлообработка * Моделирование * Разработки # Также читайте: 1. Печать жидкими металлическими наночернилами обещает совершить революцию в электронике 2. Получено экспериментальное доказательство необратимости процессов в квантовых системах 3. Российские ученые улучшили технологию получения красных нанолюминофоров для различных источников света 4. Эксперимент CONUS на АЭС Брокдорф так и не показал когерентное рассеяние реакторных антинейтрино

integral-russia.ru

Original post on coloradosun.com

coloradosun.com

Awakari App

awakari.com

Original post on booksofbrilliance.com

booksofbrilliance.com

Original post on bloody-disgusting.com

bloody-disgusting.com

The Center of Our Galaxy: A 6-gigapixel image | Europe's Euclid Space Telescope

**_The Center of Our Galaxy: A 6-gigapixel image | Europe's Euclid Space Telescope_** Millions of stars. Thousands of hidden worlds. One unprecedented view of our galaxy. Three years since launch, the European Space Agency's Euclid space telescope reveals the Milky Way galaxy’s center in extraordinary detail: a mosaic of tens of millions of stars captured in just 26 hours. However, this is more than an image. It is a map of stellar evolution from dark clouds where stars are being born to ancient populations packed into the galactic bulge. And hidden within this dense field of light are planets we cannot see directly. Through gravitational microlensing, astronomers detect distant worlds by measuring tiny, temporary changes in light as stars pass in front of one another, revealing planets and even their masses through gravity alone. Euclid, originally built to explore dark matter and dark energy, is now helping open a new window on our own galaxy, and the unseen worlds within it. ESA's Euclid Space Telescope: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid Credit: European Space Agency (ESA) Duration: 11 minutes Release Date: July 1, 2026 #NASA #ESA #ESAEuclid #Astronomy #Space #Science #Stars #Galaxies #MilkyWayGalaxy #SagittariusConstellation #GalacticSurvey #Cosmos #Universe #EST #EuclidSpaceTelescope #SpaceTelescopes #Europe #STEM #Education #HD #Video

friendsofnasa.org

Original post on astrobites.org

astrobites.org

Original post on coloradosun.com

coloradosun.com

Erling Haaland, a striker so good he doesn’t even need to touch the ball

Norway's talisman was kept quiet for long spells by Ivory Coast but exploded into life when it mattered

nytimes.com