Mohli sme už objaviť temnú hmotu?
To je otázka položená v novom dokumente uverejnenom 12. februára v časopise Journal of Physics G. Autori načrtli, ako by sa mohla tmavá hmota vyrobiť z častice známej ako d * (2380) hexaquark, ktorá bola pravdepodobne odhalená v roku 2014.
Temná hmota, ktorá pôsobí gravitačne, ale nevydáva žiadne svetlo, nie je ničím, koho sa niekto kedy dotkol alebo videl. Nevieme, z čoho je vyrobený, a nespočetné množstvo vyhľadávaní tohto materiálu vyšlo prázdne. Drvivá väčšina fyzikov je však presvedčená, že existuje. Dôkazy sú omietnuté všade vo vesmíre: Zhluky hviezd sa točia oveľa rýchlejšie, ako by mali, záhadné skreslenie svetla cez nočnú oblohu a dokonca aj diery, ktoré v našej galaxii zasiahne neviditeľné nárazové teleso, ukazujú na niečo, čo je tam vonku - čo najviac tvorí hmoty vesmíru - tomu ešte nerozumieme.
Najčastejšie študované teórie temnej hmoty zahŕňajú celé triedy nikdy predtým nevídaných častíc z vonkajšej strany štandardného modelu fyziky, čo je dominantná teória opisujúca subatomárne častice. Väčšina z nich zapadá do jednej z dvoch kategórií: ľahké axióny a ťažké WIMP alebo slabo interagujúce masívne častice. Existujú aj ďalšie, exotickejšie teórie zahŕňajúce doteraz neobjavené druhy neutrín alebo teoretickú skupinu mikroskopických čiernych dier. Ale zriedka niekto navrhuje, aby temná hmota bola vytvorená z niečoho, čo už vieme.
Michail Baškanov a Daniel Watts, fyzici z University of York v Anglicku, prelomili túto pleseň a tvrdili, že hexaquark d * (2380) alebo „d-hviezda“ môžu vysvetliť všetky chýbajúce záležitosti.
Kvarky sú základné fyzikálne častice v štandardnom modeli. Tri z nich navzájom spojené (pomocou častíc známych ako gluóny) môžu vytvoriť protón alebo neutrón, stavebné bloky atómov. Usporiadajte ich iným spôsobom a získate rôzne exotickejšie častice. D-hviezda je pozitívne nabitá, 6-kvarková častica, ktorú vedci veria, že počas experimentu 2014 v nemeckom výskumnom stredisku Jülich existovala na sekundu. Pretože to bolo tak prchavé, detekcia d-hviezd nebola úplne potvrdená.
Jednotlivé d-hviezdy nedokázali vysvetliť temnú hmotu, pretože netrvajú dosť dlho pred rozpadom. Baškanov však povedal, že na začiatku dejín vesmíru boli živé častice zhlukované takým spôsobom, ktorý by im zabránil rozpadu.
Tento scenár sa vyskytuje s neutrónmi. Vyberte neutrón z jadra a veľmi rýchlo sa rozpadá, ale zmiešajte ho s inými neutrónmi a protónmi vnútri jadra a stane sa stabilným, povedal Baškanov.
„Hexaquark sa správajú rovnako,“ povedal Baškanov.
Baškanov a Watts teoretizovali, že skupiny d-hviezd môžu tvoriť látky známe ako Bose-Einsteinove kondenzáty alebo BEC. V kvantových experimentoch sa BEC vytvárajú vtedy, keď teploty klesajú tak nízko, že atómy sa začínajú prekrývať a miešajú sa dohromady, trochu ako protóny a neutróny vo vnútri atómov. Je to stav hmoty odlišný od tuhej hmoty.
Na začiatku histórie vesmíru by tie BEC zachytili voľné elektróny a vytvorili neutrálne nabitý materiál. Fyzikáli napísali, že neutrálne nabitá d-hviezda BEC sa bude správať podobne ako temná hmota: neviditeľná, prekĺzava cez svetelnú hmotu bez toho, aby ju zreteľne odrazila, a napriek tomu vyvinula výrazný gravitačný tlak na okolitý vesmír.
Dôvodom, prečo nesadnete cez stoličku, keď sedíte na nej, je to, že elektróny stoličky tlačia proti elektrónom vašej zadnej strany, čím vytvárajú bariéru negatívnych elektrických nábojov, ktoré odmietajú krížiť cesty. Baškanov povedal, že za správnych podmienok by BEC vyrobené z hexaquarkov so zachytenými elektrónmi nemali také prekážky, ktoré by prešmykli cez iné druhy hmoty, ako sú úplne neutrálni duchovia.
Tieto BEC sa mohli vytvoriť skoro po Veľkom tresku, keď sa priestor prešiel z mora horúcej kvark-gluónovej plazmy bez výrazných atómových častíc do našej modernej éry s časticami, ako sú protóny, neutróny a ich bratranci. V okamihu, keď sa tieto základné atómové častice vytvorili, boli podmienky na precipitáciu hexakvarkových BEC z kvark-gluónovej plazmy perfektné.
„Pred týmto prechodom je teplota príliš vysoká; potom je hustota príliš nízka,“ povedal Baškanov.
Počas tohto prechodného obdobia by sa kvarky mohli zmraziť na obyčajné častice, ako sú protóny a neutróny, alebo na hexakvarkové BEC, ktoré by dnes mohli tvoriť temnú hmotu, uviedol Baškanov. Ak sú tieto hexakvarkové BEC k dispozícii, píšu vedci, možno ich dokážeme odhaliť. Aj keď sú BEC pomerne dlhoveké, občas sa rozpadnú okolo Zeme. A tento úpadok by sa ukázal ako zvláštny podpis v detektoroch navrhnutých na zistenie kozmického žiarenia a vyzeral by, akoby vychádzal zo všetkých smerov naraz, akoby zdroj naplnil celý priestor.
Ďalším krokom, ktorý napísali, je hľadanie tohto podpisu.
