211service.com
Wat een gebrek aan onverklaarbare bloederige sterfgevallen ons vertelt over donkere materie
Een afbeelding van vage sterrenstelsels NASA, ESA, M. J. Jee en H. Ford et al. (Johns Hopkins-universiteit)
Astronomen hebben een puzzel in hun handen. Het universum lijkt gevuld te zijn met deeltjes die een zwaartekracht uitoefenen, maar niet kunnen worden gezien. Zogenaamde donkere materie moet bestaan, want zonder deze zouden sterrenstelsels gewoon uit elkaar vliegen terwijl ze draaien.
Dus op dit moment moet ons zonnestelsel door een enorme zee van donkere materie ploegen, en natuurkundigen rennen wanhopig rond om het te vinden. Maar als je iets niet kunt zien, hoe herken je het dan?
Het antwoord is dat donkere materie van tijd tot tijd in zichtbare materie zou moeten botsen. Dus de truc is om te zoeken naar bewijs van deze botsingen.
Hoe dit bewijs er precies uit zal zien, is onderwerp van veel discussie. Maar vandaag krijgen we de resultaten van de eerste zoektocht naar bewijs dat relatief grote donkere-materiedeeltjes, macro's genaamd, op mensen kunnen inslaan en ze kunnen doden.
De dichtstbijzijnde analogie met een macro-botsing met een mens is een schotwond, zeggen Jagjit Sidhu en collega's van Case Western Reserve University.
Dat heeft deze jongens op een interessant idee gebracht. Ze zeggen dat de mensheid een soort detector van donkere materie is, in die zin dat onverklaarbare schotwonden het bewijs kunnen zijn van macro's van donkere materie. Inderdaad, het sterftecijfer van dit soort verwondingen zou een goed idee geven van hoe vaak dit soort donkere materie moet zijn.
Eerst wat achtergrond. Ons zonnestelsel draait momenteel met een snelheid van ongeveer 250 kilometer per seconde om de melkweg. Als er donkere materie bestaat, moet de aarde er met een enorme snelheid doorheen zeilen, met onvermijdelijke botsingen.
Als donkere materie uit minuscule deeltjes bestaat, zullen de botsingen gering zijn, waardoor bijvoorbeeld de temperatuur van een kristal licht stijgt. Talloze experimenten zijn momenteel op zoek naar bewijs van dit soort verwarming, tot nu toe zonder succes.
Grotere deeltjes - macro's - zouden een heel andere handtekening achterlaten. Natuurkundigen hebben gezocht naar aanwijzingen voor botsingen met macro's met een karakteristieke massa van enkele tientallen grammen.
Ze hebben dit gedaan door een silicaatmineraal genaamd mica te bestuderen, dat een bijna perfecte fijnkorrelige structuur heeft. Een macro die door zo'n structuur gaat, zou een spoor achterlaten dat gemakkelijk herkenbaar zou moeten zijn onder een microscoop.
Alle mica-afzettingen op het aardoppervlak zouden voldoende tijd hebben gehad om met macro's in botsing te komen. Maar natuurkundigen hebben geen sporen gevonden en geen bewijs van botsingen. Dus dit sluit macro's van die grootte uit.
Massievere macro's met een karakteristieke massa tot 50 kilogram zouden een grotere vernietigende kracht hebben. Sidhu en co zeggen dat een analogie is met kogels afgevuurd vanuit een .22 kaliber geweer, de kleinste die algemeen wordt gebruikt. Kogels veroorzaken letsel aan het menselijk lichaam door een combinatie van permanente cavitatie, tijdelijke cavitatie en drukgolven, zeggen ze.
Macro's verschillen echter aanzienlijk van bullets, vooral in hun snelheid en grootte. Ze reizen waarschijnlijk met hypersonische snelheden en hebben een veel kleinere doorsnede dan kogels - slechts enkele micrometers.
Macro's hebben dus een ander destructief effect. Een macro-impact verwarmt typisch de cilinder van weefsel dat langs zijn pad is uitgehouwen tot een temperatuur van 107 Kelvin, wat resulteert in een uitzettende cilinder van plasma in het lichaam, zeggen Sidhu en co.
Het team leidt vervolgens een formule af die het aantal inslagen berekent, gegeven het aantal macrodeeltjes in onze regio van de melkweg en het aantal mensen dat ze gedurende een bepaalde periode kunnen onderzoeken.
In deze studie kijken Sidhu en co naar goed gecontroleerde populaties van mensen in de VS, Canada en West-Europa in de afgelopen 10 jaar. En hun belangrijkste resultaat is dat er geen bewijs is van macro-botsingen met mensen.
Dit legt een belangrijke limiet op hoe groot macro's kunnen zijn. Onze resultaten beperken macro's tot fysieke afmetingen zo klein als enkele microns en massa's van minder dan 50 kg, zeggen ze. En wanneer dit resultaat wordt gecombineerd met de zoekopdrachten in mica, sluit het een aanzienlijk bereik van macromassa's en -schalen uit.
Dat is interessant werk dat laat zien hoe verder onschadelijke gegevens kunnen worden gebruikt om licht te werpen op een van de grote onverklaarde mysteries van onze tijd. De afwezigheid van onverklaarbare sterfgevallen door geweerschoten bij mensen is iets waar we allemaal dankbaar voor moeten zijn - in het bijzonder kosmologen en deeltjesfysici.
Referentie: arxiv.org/abs/1907.06674 : Dood door donkere materie