Case

Ny stærk naturkraft kan måske forklare, hvordan mørkt stof vekselvirker

I et nyt forskningsprojekt skal partikelfysikere udvikle modeller til at forstå en potentielt ny naturkraft, som styrer det mystiske mørke stof, der binder hele universet sammen.

  • Natur og Univers
  • International postdoc
  • 2021

85 procent af vores univers består af mørkt stof. En type partikler, som ikke udsender nogen form for lys, og som kun interagerer med andre partikler via tyngdekraften.

Selv om forskerne aldrig har fanget eller målt en mørkt stof partikel, ved vi ud fra adskillige astronomiske og kosmologiske observationer, at mørkt stof findes.

Rotations-kraften i vores galakser er nemlig så stærk, at de ville falde fra hinanden uden mørkt stof. Der mangler 85 procent tyngde i galakserne til at kunne holde stjernerne fast.

I næsten 50 år, siden forskerne opdagede de 85 procent manglende tyngdekraft, har forskernes teori været, at mørkt stof kun interagerer svagt eller slet ikke med sig selv ud over interaktioner via tyngdekraften.

»Den teori forklarer fint, at stjerner længere ude i galakserne holdes fast,« siger videnskabelig assistent Martin Rosenlyst Jørgensen fra CP3-Origins på Syddansk Universitet.

Men nyere forskning peger på, at mørkt stof-partikler må have en stærk interaktion med sig selv.

Men hvordan udforsker man ukendte kræfter mellem en type partikler, som aldrig er observeret, og som derfor kun eksisterer i teorien?

»Det gør man ved at undersøge modeller, der måske kan beskrive de forskellige uforklarlige fænomener i vores univers,« fortæller Martin Rosenlyst Jørgensen.

I sit nye forskningsprojekt skal han udforske såkaldte Composite Higgs-modeller, som forskerne har udviklet til at forstå Higgs-partiklen. En partikel, der giver masse til de andre partikler i universet, men hvis egen masse er unaturligt lille.

»Jeg håber at udvikle en Composite Higgs-model, som kan forudsige stærkt interagerende mørkt stof-partikler,« siger Martin Rosenlyst Jørgensen.

»Composite Higgs-modellerne peger på, at en ny stærk kraft binder en ny type af partikler - såkaldte techni-kvarker - sammen i Higgs-partiklen. Jeg vil udvikle modeller, som kan forudsige, at mørkt stof partikler består af de samme techni-kvarker,« uddyber han.

Fakta: Hvorfor bruger vi modeller til at forstå naturkræfter?

Modeller som forudsiger ting, vi aldrig har set eller målt, lyder måske en anelse langt fra virkeligheden. 

Men det er ikke desto mindre vores bedste metode til at forstå kvantefysiske fænomener i universet.

Standardmodellen i fysik beskriver for eksempel, hvordan alt omkring os er bundet sammen af tre af de fire naturkræfter:

  • Svag kernekraft
  • Stærk kernekraft
  • Elektromagnetismen
  • (Tyngdekraften, den sidste af de fire naturkræfter, er bedst beskrevet af Einsteins Generelle Relativitetsteori, ikke af Standardmodellen.)

Men Standardmodellen inkluderer ikke det usynlige og ukendte mørke stof, som har kæmpe påvirkning i universet, og den forklarer ikke, hvordan Higgs-partiklen får sin masse på en naturlig måde.

Derfor arbejder forskerne med en Composit Higgs-modellerne til at forklare det, som stadig er uforklaret.

 

 

 

Foto: Unsplash
Modtager

Martin Rosenlyst Jørgensen
The University of Oxford

Projekt

Self-Interacting Dark Matter and the Nature of the Neutrinos

Bevilget beløb

1.301.000 kr