Ar jau galėjome aptikti tamsiąją medžiagą?
Štai klausimas, iškeltas naujame leidinyje, paskelbtame vasario 12 d., Žurnale „Physics G.“. Autoriai apibūdino, kaip tamsioji medžiaga gali būti pagaminta iš dalelių, vadinamų d * (2380) šešiakampiu, kuris greičiausiai buvo aptiktas 2014 m.
Tamsioji materija, veikianti gravitacinę trauką, tačiau neišskirianti šviesos, nėra kažkas, ko kada nors būtų palietusi ar mačiusi. Mes nežinome, iš ko jis pagamintas, ir daugybė daiktų paieškų atsirado tuščios. Tačiau didžioji dauguma fizikų įsitikinę, kad ji egzistuoja. Įrodymai sklinda visoje visatoje: žvaigždžių spiečiai, besisukantys daug greičiau, nei turėtų kitaip, paslaptingi šviesos iškraipymai per naktinį dangų ir net skylės, kurias mūsų galaktikoje pramušė nematytas smogtuvas, rodo, kad kažkas yra ten - sudaro daugiausia Visatos masės - to mes dar nesuprantame.
Plačiausiai tirtos tamsiosios medžiagos teorijos apima ištisas niekada nematytų dalelių klases, esančias toli nuo standartinio fizikos modelio, dominuojančios teorijos, apibūdinančios subatomines daleles. Dauguma jų priklauso vienai iš dviejų kategorijų: lengvoms ašims ir sunkiasvoriams WIMP arba silpnai sąveikaujančioms masyvioms dalelėms. Yra ir kitų egzotiškesnių teorijų, susijusių su dar neatrastomis neutrinų rūšimis arba teorine mikroskopinių juodųjų skylių klase. Tačiau retai kas siūlo, kad tamsiosios materijos būtų pagamintos iš kažko, apie ką jau žinome.
Michailą Baškanovą ir Danielius Wattsas, Anglijos Jorko universiteto fizikai, sulaužė tą pelėsį tvirtindami, kad d * (2380) šešiakampis, arba „d žvaigždė“, gali paaiškinti visą trūkstamą medžiagą.
Kvarkai yra pagrindinės fizinės dalelės standartiniame modelyje. Trys iš jų surišti kartu (naudojant daleles, žinomas kaip gluonai) gali sudaryti protoną arba neutroną - atomų statybinius blokus. Išdėstykite juos kitais būdais ir gausite kitokių, egzotiškesnių dalelių. „D“ žvaigždė yra teigiamai įkrauta, šešių kvarkų dalelė, kuri, tyrėjų manymu, egzistavo sekundės plyšiu per 2014 m. Eksperimentą Vokietijos Jülicho tyrimų centre. D-star aptikimas nebuvo visiškai patvirtintas, nes jis buvo toks trumpalaikis.
Atskiros d žvaigždės negalėjo paaiškinti tamsiosios materijos, nes jos neilgai trunka, kol suyra. Tačiau Baškanovas „Live Science“ pasakojo, kad ankstyvoje Visatos istorijoje dalelės galėjo susiburti taip, kad jos nenukentėtų.
Tas scenarijus įvyksta su neutronais. Paimkite neutroną iš branduolio, ir jis labai greitai suyra, tačiau sumaišykite jį su kitais branduolio viduje esančiais neutronais ir protonais, ir jis tampa stabilus, sakė Baškanovas.
„Hexaquarks elgiasi lygiai taip pat“, - sakė Baškanovas.
Baškanovas ir Wattas teoretikavo, kad d-žvaigždžių grupės gali sudaryti medžiagas, žinomas kaip Bose-Einšteino kondensatai arba BEC. Kvantiniuose eksperimentuose BEC susidaro, kai temperatūra nukrenta taip žemai, kad atomai pradeda persidengti ir susilieja, panašiai kaip protonai ir neutronai atomų viduje. Tai materijos būsena, besiskirianti nuo kietosios materijos.
Ankstyvoje Visatos istorijoje tie BEC būtų užfiksavę laisvuosius elektronus, sudarydami neutraliai įkrautą medžiagą. Fizikai rašė, kad neutraliai įkrauta d žvaigždės BEC elgsis panašiai kaip tamsiosios materijos: nematomos, slenkančios pro šviečiančią medžiagą, nepastebimai ją apjuosdamos, tačiau sukeldamos didelę gravitacinę trauką aplinkinei visatai.
Priežastis, kodėl jūs nepatenkate per kėdę, kai sėdite ant jos, yra tai, kad kėdės elektronai prispaudžiami prie jūsų nugaros elektronų, sukurdami neigiamų elektrinių krūvių, atsisakančių pereiti kelius, barjerą. Tinkamomis sąlygomis, pasak Baškanovo, iš šešiabriaunių su įstrigusių elektronų pagamintais BEC nebus tokių barjerų, kurie praslystų pro kitas medžiagas, tokias kaip visiškai neutralūs vaiduokliai.
Šie BEC galėjo susidaryti netrukus po Didžiojo sprogimo, kai kosminė erdvė iš karštos kvarko-gluono plazmos, kurioje nėra ryškių atominių dalelių, perėjo į mūsų šiuolaikinę erą su tokiomis dalelėmis kaip protonai, neutronai ir jų pusbroliai. Tuo metu, kai susiformavo tos pagrindinės atominės dalelės, buvo puikios sąlygos, kad heksakarko BEC galėtų iškristi iš kvarko-gluono plazmos.
"Prieš šį perėjimą temperatūra yra per aukšta; po jo tankis per mažas", - sakė Baškanovas.
Šiuo pereinamuoju laikotarpiu kvarkai galėjo būti sušalę į paprastas daleles, tokias kaip protonai ir neutronai, arba į šešiabriaunius BEC, kurie šiandien gali sudaryti tamsiąją medžiagą, sakė Baškanovas. Mokslininkai rašė, kad jei šių šešiabriaunių BEC nėra, mes galime juos aptikti. Nors BEC yra gana ilgaamžiai, jie retkarčiais suirs žemėje. Ir tas skilimas bus rodomas kaip ypatingas signalas detektoriuose, skirtuose pastebėti kosminius spindulius, ir atrodytų, tarsi jis ateitų iš kiekvienos krypties iškart, tarsi šaltinis užpildytų visą erdvę.
Kitas jų rašytas žingsnis - ieškoti to parašo.
