Между 2009 и 2013, спутник Планка наблюдал радиацию пережитка, иногда названную радиацией реликтового излучения (CMB). Сегодня, с полным анализом данных, качество карты теперь таково, что отпечатки, оставленные темной материей и нейтрино пережитка, явно видимы.
Уже в 2013 карта для изменений в интенсивности света была опубликована, показав, где вопрос был в небе спустя 380,000 лет после Большого взрыва. Благодаря измерению поляризации этого света (в четырех из семи frequencies2, в настоящий момент), Планк может теперь видеть, как этот материал раньше перемещался. Наше видение исконной Вселенной таким образом стало динамичным.
Это новое измерение и качество данных, позволяют нам проверять многочисленные аспекты стандартной модели космологии. В частности, они освещают самую неуловимую из частиц: темная материя и нейтрино.Новые ограничения на темную материю, результаты сотрудничества Планка теперь позволяют исключить весь класс моделей темной материи, в которой антивещество темной материи annihilation3 важно. Уничтожение – процесс, посредством чего частица и ее античастица совместно исчезают, сопровождаемые выпуском в энергии.
Основное существование темной материи становится твердо установленным, но природа частиц темной материи остается неизвестной. Есть многочисленные гипотезы относительно физической природы этого вопроса, и одна из сегодняшних целей состоит в том, чтобы свести на нет возможности, например ища эффекты этого таинственного вопроса по обычному вопросу и свету.
Наблюдения, сделанные Планком, показывают, что не необходимо обратиться к существованию сильного уничтожения антивещества темной материи, чтобы объяснить динамику ранней вселенной. Такие события произвели бы достаточно энергии оказать влияние на эволюцию жидкости легкого вопроса в ранней вселенной, особенно вокруг пережитка времени, радиация испускалась.
Однако новые наблюдения не показывают намеков, что это на самом деле произошло.Эти новые результаты еще более интересны при сравнении с измерениями, сделанными другими инструментами. Ферми спутников и Памела, а также эксперимент AMS-02 на борту Международной космической станции, все наблюдали избыток космических лучей, которые могли бы интерпретироваться в результате уничтожения темной материи.
Учитывая наблюдения Планка, однако, нужно рассмотреть альтернативное объяснение этих AMS-02 или измерения Ферми – такие как радиация от необнаруженных пульсаров – если нужно сделать разумную гипотезу, что свойства частиц темной материи стабильны со временем.Кроме того, сотрудничество Планка подтвердило, что темная материя включает немного больше чем 26% Вселенной сегодня (число, происходящее из ее анализа 2013 года), и сделала более точные карты из плотности вопроса спустя несколько миллиардов лет после Большого взрыва благодаря измерениям поляризации B-способа и температуры.
Нейтрино с самых ранних моментов обнаруженыНовые результаты сотрудничества Планка также сообщают нам о другом типе очень неуловимой частицы, нейтрино.
Эти «призрачные» частицы, в изобилии произведенные на нашем Солнце, например, могут пройти через нашу планету с почти никаким взаимодействием, которое делает их очень трудными обнаружить. Поэтому не реалистично непосредственно обнаружить первые нейтрино, которые были созданы в течение первой секунды после Большого взрыва, и у которых есть очень мало энергии. Однако впервые Планк однозначно обнаружил эффект, который эти нейтрино пережитка имеют на радиационные карты пережитка.Нейтрино пережитка, обнаруженные Планком, были выпущены спустя приблизительно одну секунду после Большого взрыва, когда Вселенная была все еще непрозрачна к свету, но уже очевидна для этих частиц, которые могут свободно сбежать из окружающей среды, которая непрозрачна к фотонам, такова как ядро Солнца.
380,000 лет спустя, когда радиация пережитка была выпущена, она имела отпечаток нейтрино, потому что у фотонов было gravitational4 взаимодействие с этими частицами. Наблюдение самых старых фотонов таким образом позволило подтвердить свойства нейтрино.
Наблюдения Планка согласовываются со стандартной моделью физики элементарных частиц. Они по существу исключают существование четвертой разновидности neutrinos5, ранее рассмотрел возможность на основе заключительных данных из спутника WMAP, американского предшественника Планка.
Наконец, Планк позволяет установить верхний предел к сумме массы нейтрино, в настоящее время устанавливаемых на уровне 0,23 эВ (электронвольт) 6.Полный набор данных для миссии, наряду со связанными статьями, которые будут представлены журналу Astronomy & Astrophysics (A&A), будет доступен 22 декабря на веб-сайте ЕКА. Эти результаты особенно получены из измерений, сделанных с High Frequency Instrument (HFI), который был задуман и собрался под руководством Institut d’astrophysique spatiale (Париж-Sud CNRS/Universite) и использовал, под руководством Institut d’astrophysique de Paris (CNRS/UPMC), различными лабораториями включая тех от CEA, CNRS и французских университетов, с финансированием из CNES и CNRS.
Примечания1. Поляризация – собственность света на том же самом уровне как цвет или направление путешествия.
Эта собственность невидима для человеческого глаза, но остается знакомой (солнцезащитные очки с поляризованными линзами и 3D-очками кино, например).. Фотон путешествия связан с электрической областью (E) и магнитное поле (B), под прямым углом друг другу и к их направлению путешествия. Если электрическая область остается в том же самом самолете, фотон, как говорят, линейно поляризован, как имеет место для радиации пережитка.2. Во всех трех частотах Low Frequency Instrument (LFI) и в канале на 353 ГГц High Frequency Instrument (HFI).
3. В некоторых моделях частицы темной материи – свои собственные античастицы.4. Согласно Общей теории относительности, даже если у фотонов нет массы, они чувствительны к гравитационной силе, которая сгибает пространство-время.5. Согласно стандартной модели физики элементарных частиц, есть три разновидности нейтрино.6. Электрон-вольт (символ: eV), единица энергии, используемой в физике элементарных частиц, чтобы выразить массу, начиная с энергии связей эквивалентности массовой энергии и массы (E=mc2, где c представляет скорость света).
Самая легкая известная частица после фотонов и нейтрино взвешивает 511 кэВ, больше чем 2 миллиона раз сумма массы всех трех нейтрино.