Keine Anzeichen für einen Einfluss der dunklen Materie auf die Kraft zwischen den Kernen

Das Universum besteht hauptsächlich aus einer neuen Substanz und eine Energieform, die noch nicht verstanden werden. Diese ‚dunkle Materie‘ und ‚Dunkle Energie‘ sind nicht direkt sichtbar für das bloße Auge oder durch Teleskope. Astronomen können nur den Nachweis ihrer Existenz liefern indirekt, basierend auf der Form von Galaxien und der Dynamik des Universums. Dunkle Materie in Wechselwirkung mit normaler Materie über die Gravitationskraft, die auch die kosmischen Strukturen normal, sichtbarer Materie bestimmt.

Es ist noch nicht bekannt, ob die Dunkle Materie auch mit sich selbst oder mit normaler Materie über die anderen drei Grundkräfte, die elektromagnetische Kraft, die schwache und die starke Kernkraft, oder eine zusätzliche Kraft in Wechselwirkung tritt. Selbst sehr anspruchsvolle Experimente haben bisher keine solche Interaktion erkennen konnten. Dies bedeutet, dass, wenn es überhaupt existiert, muss es sehr schwach sein.

Um mehr Licht auf diesem Thema zu vergießen, Wissenschaftler rund um die Globus Durchführung verschiedene neue Versuche, bei denen die Wirkung der nicht-Gravitations fundamentalen Kräfte Ort mit möglichst wenig Einmischung von außen wie möglich und die Aktion wird dann genau gemessen nimmt. Abweichungen von den erwarteten Effekte kann den Einfluss der Dunklen Materie oder dunkle Energie anzuzeigen. Einige dieser Experimente werden mit großen Forschungs Maschinen durchgeführt wie die im CERN untergebracht, der Europäischen Organisation für Kernforschung in Genf. Aber im Labormaßstab Experimente, zum Beispiel in Düsseldorf, sind auch möglich, wenn für höchste Präzision ausgelegt.

Das Team arbeitet unter der Leitung von Prof. Stephan Schiller vom Institut für Experimentalphysik an der HHU hat die Ergebnisse eines Präzisions Experiment stellt die elektrische Kraft zwischen dem Proton ( „p“) und den Deuteronen ( „d“) in der Zeitschrift zu messen Natur. Das Proton ist der Kern des Wasserstoffatoms (H), die schwerere Deuteron ist der Kern von Deuterium (D) und besteht aus einem Proton und ein Neutron miteinander verbunden.

Die Physiker Düsseldorf studieren ein ungewöhnliches Objekt, HD +, das Ion des teilweise deuteriert Wasserstoffmoleküls. Einer der beiden Elektronen normalerweise in der Elektronenhülle enthalten ist, in diesem Ions fehlt. Somit besteht HD + ein Proton und Deuteron gebunden zusammen mit nur einem Elektron, das kompensiert die abstoßende elektrische Kraft zwischen ihnen.

Dies resultiert in einem bestimmten Abstand zwischen dem Proton und dem Deuteron, als ‚Bindungslänge‘ bezeichnet. Um diesen Abstand zu bestimmen, haben die HHU Physiker die Rotationsrate des Moleküls mit elf Ziffern Präzision eine Spektroskopie-Technik sie kürzlich entwickelten gemessen. Die Forscher verwendeten Konzepte, die auch relevant im Bereich der Quantentechnologie, wie beispielsweise Partikelfallen und Laserkühlung sind.

Es ist extrem kompliziert, die Bindungslänge der Spektroskopie Ergebnisse abzuleiten und damit die Stärke der zwischen dem Proton und Deuteron ausgeübte Kraft abzuziehen. Dies liegt daran, diese Kraft Quanteneigenschaften hat. Die Theorie der Quantenelektrodynamik (QED) in den 1940er Jahren vorgeschlagen, muss hier verwendet werden. Ein Mitglied des Autorenteam verbrachte zwei Jahrzehnten die komplexen Berechnungen voraus und konnte kürzlich die Bindungslänge mit ausreichender Genauigkeit vorherzusagen.

Diese Prognose entspricht das Messergebnis. Von der Vereinbarung kann man die maximale Stärke einer Änderung der Kraft zwischen einem Proton und einem Deuteronen durch dunkle Materie ableiten. Prof. Schiller sagt: „Mein Team hat sich nun nach unten gedrückt wird dieser Obergrenze mehr als 20-fach Wir haben gezeigt, dass dunkle Materie wirkt viel weniger mit normaler Materie als bisher für möglich gehalten wurde mysteriöse Form der Materie undercover bleiben weiterhin an.. dest im Labor!“

Quelle: Heinrich-Heine University Duesseldorf. "No evidence of an influence of dark matter on the force between nuclei." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200518144910.htm>.