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Les données du télescope Chandra jettent de l'ombre sur la `` théorie de tout ''

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En physique, il y a une idée sur l'univers - certaines plus théoriques que d'autres - que chaque force, particule et interaction est connectée dans un réseau décrit par une théorie unique et élégante. La théorie des cordes est une proposition populaire pour une telle «théorie de tout», et - bien qu'il existe de nombreuses interprétations de la théorie des cordes dans la communauté de la physique - peu existent avec des bases expérimentales.

Jusqu'à maintenant.

Récemment, une nouvelle étude a recherché des particules spécifiques prédites par plusieurs modèles de théorie des cordes, et n'a rien trouvé, ce qui a réduit la crédibilité de certains modèles, rapporte phys.org.

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Les axions sont cruciaux pour la théorie des cordes

Les chercheurs de l'étude ont recherché une particule unique appelée «axion». Personne n'avait encore détecté ces particules d'une masse exceptionnellement faible. Personne ne savait même la gamme de masses que ces particules devraient couvrir. Mais - bien que la non-détection n'annule pas complètement leur viabilité théorique - elle porte un coup critique à certains modèles de la famille des idées sur la théorie des cordes.

"Jusqu'à récemment, je n'avais aucune idée de ce que les astronomes des rayons X apportent à la table en matière de théorie des cordes, mais nous pourrions jouer un rôle majeur", a déclaré Christopher Reynolds, de l'Université de Cambridge, qui a dirigé l'étude. «Si ces particules étaient finalement détectées, cela changerait la physique pour toujours.

Une propriété sauvage de ces particules de très faible masse est leur capacité à se convertir sporadiquement en photons (ils signifient la lumière) lorsqu'ils (ou elle) se déplacent (s) à travers les champs magnétiques. Mais le contraire se produit aussi: parfois, les circonstances transforment les photons en axions. La fréquence des conversions dépend de leur «convertibilité».

Cependant, certains scientifiques ont suggéré l'existence d'une classe plus large de particules de très faible masse - similaires en propriétés aux axions - mais plus flexibles.

Particules de type Axion, l'alternative flexible

Là où les axions ordinaires auraient une seule valeur de convertibilité pour chaque masse spécifique, ces «particules de type axion» alternatives afficheraient une gamme de valeurs de convertibilité à la même masse.

"Bien que la recherche de particules minuscules comme des axions dans des structures gigantesques telles que des amas de galaxies puisse sembler un peu long, ce sont en fait d'excellents endroits à regarder", a déclaré David Marsh, co-auteur de l'étude, de l'Université de Stockholm en Suède, selon sur phys.org. «Les amas de galaxies contiennent des champs magnétiques sur des distances géantes, et ils contiennent aussi souvent des sources lumineuses de rayons X. Ensemble, ces propriétés augmentent les chances que la conversion de particules de type axion soit détectable.

Jeter de l'ombre sur la `` théorie de tout ''

À la recherche de signes de conversion de particules de type axion, l'équipe d'astronomes a évalué plus de cinq jours d'observations de Chandra de rayons X provenant de matériaux tombant impuissants vers le trou noir supermassif au centre de l'amas de galaxies Perseus. L'étude de l'équipe de la source de rayons X brillants a dévoilé un spectre avec une sensibilité à laquelle des distorsions devaient se produire en présence de particules de type axion.

Aucune distorsion de ce type n'ayant été détectée, les chercheurs ont exclu la présence de la plupart des types de particules de type axion dans la gamme de masse requise - environ un millionième de milliardième de la masse d'un électron.

Bien que leurs recherches n'excluent pas complètement l'existence de particules ressemblant à des axions, cela représente un "tweet sous-estimé" de la science: les progrès réalisés en infirmant les théories scientifiques sont tout aussi importants que (bien que moins excitants que) les découvertes affirmatives. Ce sera moins excitant, mais plus significatif lorsque les scientifiques déclareront que le coronavirus COVID-19 n'est plus une menace - qu'il ne l'était lorsque le nouveau virus a balayé la planète pour la première fois.


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