Τα αδύναμα αλληλεπιδρώντας μαζικά σωματίδια (WIMPs) πιστεύεται ότι κυριαρχούν στη σκοτεινή ύλη και καταβάλλονται τεράστιες προσπάθειες για την ανίχνευσή τους. Επομένως, τα WIMPs είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστούν, αν υπάρχουν, δηλαδή.
Ωστόσο, ορισμένοι φυσικοί δεν είναι τόσο σίγουροι ότι τα WIMPs είναι το κλειδί για το κυνήγι της σκοτεινής ύλης. Σε μια νέα μελέτη, δύο Αμερικανοί ερευνητές άνοιξαν εκ νέου τη συζήτηση για τη σκοτεινή ύλη, υποδηλώνοντας ότι το μεγαλύτερο μέρος της θα μπορούσε να αποτελείται από βαρύτερα, έντονα αλληλεπιδρώντα σωματίδια, ή πιθανώς μικρότερο, ακόμη περισσότερο ασθενώς αλληλεπιδρώντας σωματίδια από τη θεωρία WIMP Οι φυσικοί πηγαίνουν επίσης στο βαθμό που υποδηλώνουν ότι το Σύμπαν θα ήταν ένα ακόμη πιο ενδιαφέρον μέρος όπου κυριαρχεί η σκοτεινή ύλη χωρίς WIMP…
“Γνωρίζουμε λίγα για τη σκοτεινή ύλη, καθώς δεν μπορούμε να τη μετρήσουμε άμεσα», Είπε ο Τζόναθαν Φενγκ, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine. «Υπάρχουν όμως θεωρίες και μοντέλα. Τα WIMPs είναι ελκυστικά επειδή συμβαίνουν να εμφανίζονται σε πολλές δημοφιλείς θεωρίες νέων σωματιδίων και αλληλεπιδράσεων. Τι γίνεται όμως αν υπάρχουν άλλες καλώς αιτιολογημένες δυνατότητες για σκοτεινή ύλη εκτός από τα WIMPs;”
Ο Feng, με τον συν-συγγραφέα Jason Kumar, δημοσίευσε ένα άρθρο στο Επιστολές φυσικής αναθεώρησης που ονομάζεται "Σωματίδια σκοτεινού υλικού χωρίς μάζες αδύναμης κλίμακας ή αδύναμες αλληλεπιδράσεις, "Και τα αποτελέσματα αμφισβήτησαν την εγκυρότητα της εστίασης στα WIMPs ως το κύριο συστατικό της σκοτεινής ύλης που πιστεύεται ότι αποτελεί την πλειοψηφία της μάζας στο Σύμπαν μας. Το πρόβλημα με τη σκοτεινή ύλη, όπως δηλώνεται από τον Feng, είναι ότι δεν μπορούμε να το μετρήσουμε (να το παρατηρήσουμε) άμεσα και επομένως δεν έχουμε καμία ιδέα για το τι είναι. Γνωρίζουμε ότι είναι εκεί, η κίνηση των γαλαξιών και των γαλαξιακών συστάδων υποδηλώνει μια βαρυτική επίδραση του κάτι εκτός από αυτό που μπορούμε να δούμε (δηλαδή φωτεινή ύλη), αλλά η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά μέσω της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, καθιστώντας την ιδιαίτερα δύσκολη οντότητα για μελέτη.
Υπάρχουν ισχυροί θεωρητικοί λόγοι για να πιστεύουμε ότι τα WIMPs βρίσκονται στο επίκεντρο των μελετών σκοτεινής ύλης, αλλά οι Feng και Kumar έχουν συνθέσει μοντέλα που προτείνουν άλλα αδύναμα και ισχυρά, αλληλεπιδρώντα σωματίδια μπορούν να εξηγήσουν μερικά από τα φαινόμενα που παρατηρούμε.
“Τα WIMP είναι ένα πολύ συγκεκριμένο παράδειγμα σκοτεινής ύλης, αλλά υπάρχει μια ευρύτερη κατηγορία σωματιδίων, "Πρόσθεσε ο Φενγκ. «Βρήκαμε ότι ορισμένα από τα μοντέλα προέβλεπαν επίσης τη σωστή ποσότητα σκοτεινής ύλης για το σύμπαν, αλλά με σκοτεινή ύλη που ήταν πολύ πιο έντονη ή ασθενώς αλληλεπίδραση από τα WIMPs. Αναρωτιόμαστε εάν απαιτείται σχεδόν αποκλειστική προσοχή για τα WIMPs.”
Πράγματι, πολλή προσοχή εστιάζεται στη θεωρία WIMP, τι γίνεται αν οι ερευνητές σκοτεινής ύλης αναβοσβήνουν από μια θεωρία εις βάρος μιας πιο λεπτής εξήγησης; Ένα από τα βασικά σημεία που τέθηκαν είναι ότι υπάρχουν ισχυρά στοιχεία που να υποστηρίζουν υποψήφιους σκοτεινής ύλης με μάζα περίπου 1 GeV. Αυτό το εύρημα προέρχεται από το έργο DAMA (Dark Matter) στα Gran Sasso National Laboratories, Ιταλία, το οποίο διερευνά το σήμα από πιθανές αλληλεπιδράσεις σκοτεινής ύλης στο γαλαξιακό φωτοστέφανο. Τα WIMPS είναι πολύ μεγαλύτερα, με μάζα 100 GeV. Θα μπορούσε αυτό το σήμα να προέρχεται από έναν πολύ ελαφρύτερο υποψήφιο σκοτεινής ύλης που αλληλεπιδρά;
Υπάρχουν επίσης προτάσεις από άλλες έρευνες ότι τα σωματίδια που αλληλεπιδρούν έντονα εξαλείφονται συνεχώς, δημιουργώντας φωτόνια υψηλής ενέργειας που μπορούν να παρατηρηθούν σε ολόκληρο το Σύμπαν. Αν και αυτή είναι θεωρία, ο Φενγκ είναι αισιόδοξος για ενεργητικά πειράματα φωτονίων.
Ωστόσο, η επανεξέταση της κυριαρχίας WIMP έναντι της σκοτεινής ύλης δημιουργεί μερικά ενδιαφέροντα σενάρια για το Σύμπαν. Λαμβάνοντας υπόψη τη σκοτεινή ύλη χωρίς WIMP, αρχίζουν να σχηματίζονται ορισμένες εξωτικές εξηγήσεις.
“Υπάρχουν θεωρίες ότι υπάρχει ένας σκιώδης κόσμος πίσω από τον δικό μας. Είναι ένας καθρέφτης κόσμος που μοιάζει με τον δικό μας, αλλά δεν αλληλεπιδρά με τον δικό μας,Είπε ο Φενγκ. «Με τη σκοτεινή ύλη WIMP, αυτή η δυνατότητα είναι απομακρυσμένη.”
“Η σκοτεινή ύλη χωρίς WIMP απαιτεί νέες δυνάμεις για τις οποίες δεν γνωρίζουμε πραγματικά πολλά. Εάν θα μπορούσατε να έχετε αποδείξεις αυτού του τύπου σκοτεινής ύλης, μπορεί να είναι μια υπόδειξη ότι υπάρχει αυτός ο σκιώδης κόσμος.”
ΕΝΑ κόσμος σκιών μπορεί να ακούγεται λίγο εκκεντρικό, αλλά είναι επίσης χτισμένο από βιώσιμες θεωρίες όπως είναι η γενικά αποδεκτή θεωρία WIMP. Αυτή η νέα μελέτη είναι σίγουρα μια υπενθύμιση ότι η σκοτεινή ύλη είναι μια άγνωστη ποσότητα και οι ερευνητές πρέπει να είναι ανοιχτοί σε άλλα σωματίδια και όχι μόνο WIMPS…
Δημοσίευση: Επιστολές φυσικής επισκόπησης
Πηγή: Physorg.com
