Θα μπορούσαμε ήδη να ανακαλύψουμε τη σκοτεινή ύλη;
Αυτό είναι το ερώτημα που διατυπώθηκε σε ένα νέο έγγραφο που δημοσιεύθηκε στις 12 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Journal of Physics G. Οι συγγραφείς περιέγραψαν πώς μπορεί να γίνει σκοτεινή ύλη ενός σωματιδίου γνωστού ως hexaquark d * (2380), το οποίο πιθανότατα εντοπίστηκε το 2014.
Η σκοτεινή ύλη, η οποία ασκεί τη βαρυτική έλξη αλλά δεν εκπέμπει φως, δεν είναι κάτι που έχει αγγίξει ή δει ποτέ κάποιος. Δεν ξέρουμε από τι είναι φτιαγμένο και αμέτρητες αναζητήσεις για τα πράγματα έχουν καταλήξει κενές. Αλλά μια συντριπτική πλειοψηφία των φυσικών είναι πεπεισμένη ότι υπάρχει. Τα τεκμήρια είναι επικαλυμμένα σε όλο το σύμπαν: Συστάδες των αστεριών που γυρίζουν πολύ πιο γρήγορα από ότι θα έπρεπε αλλιώς, μυστηριώδεις στρεβλώσεις φωτός σε όλο τον νυχτερινό ουρανό και ακόμη και τρύπες διάτρητες στον γαλαξία μας από ένα αόρατο σημείο κρούσης στο κάτι που υπάρχει εκεί - της μάζας του σύμπαντος - που δεν καταλαβαίνουμε ακόμα.
Οι πιο ευρέως μελετημένες θεωρίες της σκοτεινής ύλης περιλαμβάνουν ολόκληρες τάξεις σωματιδίων που δεν είχαν δει ποτέ πριν από το πρότυπο μοντέλο της φυσικής, την κυρίαρχη θεωρία που περιγράφει τα υποατομικά σωματίδια. Οι περισσότερες από αυτές εντάσσονται σε μία από τις δύο κατηγορίες: τα ελαφριά axions και τα βαριά βαρύτατα WIMPs, ή τα ασθενώς αλληλεπιδρώντα μαζικά σωματίδια. Υπάρχουν άλλες, πιο εξωτικές θεωρίες, που περιλαμβάνουν ακόμη μη ανακαλυφθέντα είδη νετρίνων ή μια θεωρητική κατηγορία μικροσκοπικών μαύρων τρυπών. Αλλά σπάνια κάποιος προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από κάτι που ήδη γνωρίζουμε ότι υπάρχει.
Ο Mikhail Bashkanov και ο Daniel Watts, φυσικοί του Πανεπιστημίου του Υόρκου στην Αγγλία, έσπασαν αυτό το καλούπι υποστηρίζοντας ότι το dx (2380) hexaquark ή "d-star" θα μπορούσε να εξηγήσει όλα τα στοιχεία που λείπουν.
Τα κουάρκ είναι βασικά φυσικά σωματίδια στο Πρότυπο Μοντέλο. Τρεις από αυτούς που συνδέονται μαζί (χρησιμοποιώντας σωματίδια γνωστά ως gluons) μπορεί να κάνει ένα πρωτόνιο ή ένα νετρόνιο, τα δομικά στοιχεία των ατόμων. Τακτοποιήστε τα με άλλους τρόπους και παίρνετε διαφορετικά, πιο εξωτικά σωματίδια. Το d-star είναι ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο των έξι κουάρων, το οποίο πιστεύουν οι ερευνητές για ένα δευτερόλεπτο κατά τη διάρκεια ενός πειράματος του 2014 στο ερευνητικό κέντρο Jülich της Γερμανίας. Επειδή ήταν τόσο φευγαλέα, η ανίχνευση d-star δεν επιβεβαιώθηκε απολύτως.
Τα μεμονωμένα d-αστέρια δεν μπορούσαν να εξηγήσουν τη σκοτεινή ύλη επειδή δεν διαρκούν αρκετά καιρό πριν αποσυντεθούν. Ωστόσο, ο Μπασκάνοφ είπε στην Live Science, νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος, ότι τα σωματίδια θα μπορούσαν να έχουν συσσωρευτεί μαζί με τρόπο που θα τους είχε κρατήσει από τη φθορά.
Αυτό το σενάριο συμβαίνει με τα νετρόνια. Πάρτε ένα νετρόνιο από έναν πυρήνα και γρήγορα αποσυντίθεται αλλά αναμειγνύεται με άλλα νετρόνια και πρωτόνια μέσα στον πυρήνα και γίνεται σταθερό, είπε ο Μπασκάνοφ.
"Οι εξαξάρχες συμπεριφέρονται ακριβώς με τον ίδιο τρόπο", δήλωσε ο Μπασκάνοφ.
Οι Bashkanov και Watts θεώρησαν ότι ομάδες d-αστέρια θα μπορούσαν να σχηματίσουν ουσίες γνωστές ως Bose-Einstein συμπυκνώματα, ή BECs. Στα κβαντικά πειράματα, τα BEC σχηματίζονται όταν οι θερμοκρασίες πέφτουν τόσο χαμηλές ώστε τα άτομα αρχίζουν να αλληλεπικαλύπτονται και να ενώνονται μαζί, λίγο σαν τα πρωτόνια και τα νετρόνια μέσα στα άτομα. Πρόκειται για μια κατάσταση που διαφέρει από την στερεά ύλη.
Αρχικά στην ιστορία του σύμπαντος, οι BECs θα είχαν καταγράψει ελεύθερα ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας ένα ουδέτερο φορτισμένο υλικό. Ένα ουδέτερο φορτισμένο d-star BEC, οι φυσικοί έγραψε, θα συμπεριφερόταν πολύ σαν τη σκοτεινή ύλη: αόρατο, γλιστρώντας μέσα από την φωτεινή ύλη χωρίς να το χτυπήσει αισθητά γύρω, αλλά ασκώντας σημαντική βαρυτική έλξη στο περιβάλλον σύμπαν.
Ο λόγος που δεν πέφτετε από μια καρέκλα όταν καθίσετε είναι ότι τα ηλεκτρόνια της καρέκλας σπρώχνουν τα ηλεκτρόνια του πίσω μέρους σας δημιουργώντας ένα φράγμα αρνητικών ηλεκτρικών φορτίων που αρνούνται να διασχίσουν μονοπάτια. Υπό τις σωστές συνθήκες, ο Μπασκάνοφ είπε ότι οι ΒΕΚ που κατασκευάζονται από εξακάρες με παγιδευμένα ηλεκτρόνια δεν θα έχουν τέτοια εμπόδια, που θα γλιστρήσουν μέσα από άλλα είδη ύλης όπως τα απολύτως ουδέτερα φαντάσματα.
Αυτά τα BEC ίσως σχηματίστηκαν σύντομα μετά την Μεγάλη Έκρηξη, καθώς ο χώρος μετατράπηκε από μια θάλασσα θερμού πλάσματος κουάρκ-γκλουονίου χωρίς ξεχωριστά ατομικά σωματίδια στη σύγχρονη εποχή μας με σωματίδια όπως τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ξαδέλφια τους. Τη στιγμή που σχηματίστηκαν αυτά τα βασικά ατομικά σωματίδια, οι συνθήκες ήταν τέλειες για BECs hexaquark να καθιζάνουν από το πλάσμα κουάρκ-γλουτών.
"Πριν από αυτή τη μετάβαση, η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, μετά από αυτό, η πυκνότητα είναι πολύ χαμηλή", δήλωσε ο Μπασκάνοφ.
Κατά τη διάρκεια αυτής της μεταβατικής περιόδου, τα κουάρκ θα μπορούσαν να έχουν παγώσει είτε σε συνηθισμένα σωματίδια, όπως πρωτόνια και νετρόνια, είτε σε BECs hexaquark που σήμερα μπορεί να συνθέτουν σκοτεινή ύλη, δήλωσε ο Μπασκάνοφ. Αν αυτοί οι BECs των hexaquarks είναι έξω εκεί, οι ερευνητές έγραψαν, θα μπορούσαμε να τους εντοπίσουμε. Παρόλο που τα BECs είναι αρκετά μακρόβια, θα σπάνε περιστασιακά γύρω από τη Γη. Και αυτή η αποσύνθεση θα εμφανιζόταν ως μια ιδιαίτερη υπογραφή σε ανιχνευτές σχεδιασμένους να εντοπίζουν τις κοσμικές ακτίνες και φαίνεται ότι έρχονταν από κάθε κατεύθυνση ταυτόχρονα σαν την πηγή να γεμίζει όλο το χώρο.
Το επόμενο βήμα, έγραψαν, είναι να αναζητήσουμε αυτή την υπογραφή.
