Wissenschaftler des Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) haben rund 1,5 Jahre an Beobachtungsdaten vorgestellt und neue Grenzen für die Lebensdauer schwerer Dunkle-Materie-Teilchen mit Massen zwischen 105 und 109 Gigaelektronenvolt berechnet. Die Studie mit dem Titel “Constraints on heavy decaying dark matter from 570 days of LHAASO observations” wurde kürzlich als Schlaglicht im Journal Physical Review Letters veröffentlicht.
Nach und nach werden die Geheimnisse der Dunklen Materie und ihre grundlegenden Eigenschaften enthüllt. Das Gravitationsmodell der Milchstraßen-Galaxie zeigt, dass es eine sehr hohe Dichte von Dunkler Materie im galaktischen Zentrum gibt, und dass die vom Zerfall dieser Dunklen Materie produzierten Gammastrahlen sich aus dem galaktischen Zentrum über hunderte oder sogar tausende Lichtjahre in die Umgebung ausbreiten. Die Beobachtung hochenergetischer Gammastrahlen aus dem Zerfall von Dunkler Materie stand aber lange Zeit großen Herausforderungen gegenüber, hauptsächlich aufgrund der Präsenz von anderer Hintergrundstrahlung.
Dank seiner beispiellos hohen Empfindlichkeit für hochenergetische Gammastrahlen (> 100 Teraelektronenvolt) hat das LHAASO das einzigartige Potenzial, Gammastrahlen aus dem Zerfall von schweren Dunkle-Materie-Teilchen zu beobachten. Das LHAASO kann Hintergrundereignisse um fast sechs Größenordnungen oberhalb von 100 Teraelektronenvolt eliminieren, was die Hintergrundinterferenzen deutlich reduziert und die Fähigkeit zur Beobachtung der Gammastrahlen verbessert.
Unter Verwendung von Daten der KM2A-Untereinheit des LHAASO maßen die Forscher die Intensität hochenergetischer Gammastrahlen von jenseits der galaktischen Ebene und setzten der Lebensdauer von schwerer Dunkler Materie die bislang engsten Grenzen. Die Grenze ist fast zehnmal größer als bei früheren Ergebnissen. Diese Studie zeigt, dass Dunkle Materie im Petaelektronenvolt-Bereich eine Lebensdauer von mindestens 1021 Jahren hat.
Die Gammabeobachtungen des LHAASO ergänzen andere Experimente zur Suche nach Dunkler Materie wie beispielsweise Neutrinobeobachtungsexperimente. Da das LHAASO stabil in Betrieb ist und weiterhin schrittweise Daten sammelt, wird diese Grenze weiter verfeinert.
Diese Studie wurde durchgeführt von den Professoren Li Zhe und Chen Songzhan vom Institute of High Energy Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Professor Kenny C. Y. Ng von der Chinese University of Hong Kong und Dr. Marco Chianese von der University of Naples Fererico II in Italien.
(THK)
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