Intergaláctico de la materia oscura

Question

Una relativamente reciente investigación aporta evidencia de la presencia de la materia oscura no sólo en el interior y cerca de las galaxias, pero también en el espacio intergaláctico: Distribución de Materia alrededor de las Galaxias, S. Masaki, M. Fukugita y N. Yoshida, Astrophys. J. $746$, (2012) 6.

Podría este intergaláctico de la materia oscura alterar inicial de la frecuencia de los fotones procedentes de galaxias muy lejanas?

Answer 1

La respuesta sólo puede ser afirmativa si el intergaláctico de la materia oscura interacciona débilmente con los fotones recibidos en la Tierra después de un largo viaje a través del espacio intergaláctico. O, tenemos argumentos sólidos a este respecto, mientras la débil interacción entre los electrones y la materia oscura es ya reconocido, y electrón-positrón exterminios o creaciones de pares electrón-positrón a partir de los fotones que probar más allá de duda de la total identidad entre la materia de los electrones y fotones.

Más, como la masa de $m_γ$ y la frecuencia de $ν_γ$ de los fotones son directamente proporcionales, $m_γ = hν_γ/c^2$, se puede calcular la exacta proporción entre el más pequeño de masa $m_{γ(min)}$ de un fotón y el electrón masa de reposo $m_0$ utilizando el mínimo de la frecuencia de un fotón $ν_{γ(min)} = 4.08\cdot10^8 Hz$ encontrado por Penzias y Wilson como el límite inferior de la frecuencia universal de fondo de microondas, y la frecuencia de $ν_a = 1.234\cdot10^{20} Hz$ de los fotones resultado de electrón-positrón aniquilación en reposo, $$m_{γ(min)}/m_0 = ν_{γ(min)}/ν_a = 3.306\cdot10^{-12}.$$ As seen, this value corresponds exactly to both the axion mass (now estimated to be of order $10^{-11}$ times the electron mass) and the non-dimensional constant of the weak interaction (on the scale where the non-dimensional constant of the strong interaction is equal to $1$).

Como se sabe, el axión la hipótesis en 1977 por Peccei y Quinn para resolver una paradoja derivada de cómo la fuerza nuclear fuerte afecta a la antimateria y la materia, más concretamente se puede explicar un inesperado simetría de modo que la fuerza tiene el mismo efecto en la materia como antimateria. Axiones debe ser estable, tienen una muy baja masa y la sección transversal, y la pareja débilmente entre ellos y a todas las partículas elementales, incluyendo los fotones y los neutrinos. Y después de muchos y muchos investigadores comenzaron a creer que estas muy ligero axiones podría ser la principal o incluso el único de los componentes de la materia oscura, sólo porque estas subquantum partículas pueden resolver de una vez varios problemas esenciales relacionados con la materia oscura, como la galaxia de la ración de la curva, bullet cluster, CMB, la estructura a gran escala de formación, etc. Todos estos argumentos han sido tan convincentes, que en las últimas décadas muchos nuclear y de partículas que los físicos comenzaron experimentos para detectar decididamente la partícula de materia oscura en el caso de que se interactúa como tal con la materia normal, aunque desde el inicio, el éxito de estos intentos es dudosa debido a la infinitesimal tamaño de la luz de axiones sin duda tienen.

Por otra parte, muy pequeña fundamental subparticles ya estaban predichas por Georgi, que escribió en 1981, como conclusión de su análisis de todas las interacciones fundamentales "A distancias del orden de $10^{-29}cm$ el mundo puede ser muy simple y contiene sólo un tipo de partículas" (Sc. Amer. $244$ (4), 1981, 40). Y esta conclusión está bien correlacionada con la sección eficaz de alrededor de $10^{-47} m^2$ medido experimentalmente para las interacciones débiles, lo que significa un radio de acción de cerca de $10^{-24} m$ la debilidad de sus fuerzas, que a su vez significa un axion dimensión muy por debajo de su radio de acción. También, esta sumamente pequeño tamaño de los axiones se explica cómo dos partículas elementales, por ejemplo, dos electrones, interactúan débilmente entre ellos: "a Veces se llega incluso a decir las débiles fuerzas actúan sólo en un punto. Por lo tanto, la colisión de dos partículas que interactúan débilmente se asemeja a los choques de las bolas de billar." (D. B. Cline, А. K. Mann y C. Rubbia, Sc. Amer. $231$ (6), (1974) 108).

Por lo tanto, los anteriores datos calculados para confirmar no sólo la realidad de axiones como "materia universal" (Heisenberg, la Física Y la Filosofía, 1959) o como "una especie de un general básica material" (Muhina, la Física Nuclear Experimental, 1974) de que todas las partículas elementales "de las diferentes formas en que la materia puede aparecer", pero también la naturaleza única de los débiles y fuertes interacciones fundamentales, cuya muy diferentes fortalezas derivan sólo de las diferentes números de axiones actuando simultáneamente entre ellos en una determinada interacción, fuertes o débiles (para una correcta apreciación de la última afirmación, uno debe recordar la síntesis de hadrones de alta energía longitudinal de electrones y positrones de venir desde direcciones opuestas, $e^- + e^+ → hadrons$).

La débil cohesión interna de los fotones es otro punto esencial para descifrar el fotón, que es la materia oscura de la interacción. De manera diferente a partir de la indestructible de electrones, cuya integridad física nunca es afectada por las colisiones con otras partículas elementales, sin embargo violentos son ellos, los fotones de la división es bien conocido, por ejemplo en Compton o dispersión Raman, lo que demuestra que un electrón puede reflejar o absorber sólo una parte del fotón incidente, y el resto se convierte en un nuevo fotón, con el consiguiente menor masa y la frecuencia, o la absorción de un fotón por dos átomos en contacto, o la división de un fotón en dos o más fragmentos, que luego pueden interferir entre ellos, etc. Esta mucho más débil cohesión interna de los fotones demuestra que su subquantum componentes son mucho más débiles enlazados entre ellos, en comparación con los existentes en el interior de los electrones, y, en consecuencia, en los espacios intergalácticos estas muy menos ligado subcomponentes individual puede ser eliminado de los fotones como resultado de sus muy raras (pero no totalmente inexistente) las colisiones con las partículas de materia oscura, y, por tanto, un largo viaje de los fotones en el espacio intergaláctico resultados en una progresiva disminución de su masa,$m_γ$, y una frecuencia $ν_γ = m_{γ}c^{2}/h$, la disminución evidentemente directamente proporcional a la distancia recorrida.

En conclusión, la presencia de la partícula de materia oscura en el espacio intergaláctico nos obliga a tomar en cuenta una nueva corpuscular mecanismo capaz de justificar el Hubble corrimiento al rojo.