Νέα θεωρία εξηγεί γιατί δεν έχουμε εντοπίσει ακόμη την σκοτεινή ύλη

cosmos_3d_dark_matter_map

Επιστήμονες του Εθνικού εργαστηρίου Lawrence Livermore στις ΗΠΑ, έχουν καταλήξει σε μια θεωρία που μπορεί να εντοπίσει την αιτία της μη άμεσης ανίχνευσης της σκοτεινής ύλης σε πειράματα πάνω στη Γη.

Μια ομάδα φυσικών έχει συνδυάσει τις τεχνικές θεωρητικής και υπολογιστικής φυσικής με τον υπερυπολογιστή Vulcan του εργαστηρίου για να επινοήσει ένα νέο μοντέλο της σκοτεινής ύλης.  Προσδιορίζει την σκοτεινή ύλη ως φυσικά «αόρατη» σήμερα, αλλά θα ήταν εύκολο να εντοπιστεί μέσω αλληλεπιδράσεων με τη συνηθισμένη ύλη στις εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες πλάσματος που υπήρχαν στο πρώιμο σύμπαν.

«Αυτές οι αλληλεπιδράσεις στο πρώιμο σύμπαν είναι σημαντικές, διότι η συνηθισμένη και η σκοτεινή ύλη είναι εντυπωσιακά παρόμοιες σε μέγεθος σήμερα, γεγονός που υποδηλώνει ότι αυτό συνέβη λόγο της πράξης εξισορρόπησης που πραγματοποιήθηκε μεταξύ των δύο πριν η θερμοκρασία του σύμπαντος  αρχίσει να χαμηλώνει», ανέφερε στη μελέτη που θα δημοσιοποιήθή στην επιστημονική επιθεώρηση Physical Review Letters, ο Παύλος Βρανάς του Εθνικού εργαστηρίου Lawrence Livermore και ένας από τους συντάκτες της μελέτης. Η μελέτη έχει προδημοσιευθεί στον επιστημονικό κατάλογο arXiv.org.

Η σκοτεινή ύλη αποτελεί το 83 τοις εκατό όλης της ύλης στο σύμπαν και δεν αλληλεπιδρά άμεσα με τον ηλεκτρομαγνητισμό ή την ισχυρή και ασθενή πυρηνική δύναμη. Το φως δεν αντανακλάται πάνω της, και η συνηθισμένη ύλη περνά μέσα από αυτή με εξαιρετικά αδύναμες αλληλεπιδράσεις. Ουσιαστικά αόρατη, έχει ονομαστεί σκοτεινή ύλη, αλλά οι αλληλεπιδράσεις της με τη βαρύτητα παράγει εντυπωσιακά αποτελέσματα σχετικά με τη κίνηση των γαλαξιών και των γαλαξιακών σμηνών, αφήνοντας καμία αμφιβολία για την ύπαρξή της.

Η νέα θεωρία υποδηλώνει πως όπως τα κουάρκ σε ένα νετρόνιο σε υψηλές θερμοκρασίες, τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν σχεδόν με τα πάντα. Αλλά σε χαμηλότερες θερμοκρασίες δεσμεύονται μαζί για να σχηματίσουν ένα ηλεκτρικά ουδέτερο σύνθετο σωματίδιο. Σε αντίθεση με ένα νετρόνιο, το οποίο δεσμεύεται από τη συνήθη ισχυρή αλληλεπίδραση της κβαντικής χρωμοδυναμικής, το αόρατο νετρόνιο θα πρέπει να δεσμεύεται από μια νέα που ακόμα να παρατηρηθεί ισχυρή αλληλεπίδραση, μια σκοτεινή μορφή της κβαντικής χρωμοδυναμικής.

Παρόμοια με τα πρωτόνια, η «αόρατη» αυτή σκοτεινή ύλη είναι σταθερή και δεν αποσυντίθεται σε κοσμικούς χρόνους. Ωστόσο όπως η κβαντική χρωμοδυναμική παράγει ένα μεγάλο αριθμό από άλλα πυρηνικά σωματίδια που διασπώνται αμέσως μετά τη δημιουργία τους. Αυτά τα σωματίδια μπορούν να έχουν ουδέτερο ηλεκτρικό φορτίο αλλά θα έχουν αποσυντεθεί πριν από πολύ καιρό. Σε ένα επιταχυντή σωματιδίων με αρκετά υψηλή ενέργεια, όπως ο μεγάλος επιταχυντής αδρονίων στην Ελβετία, τα σωματίδια αυτά μπορούν να παραχθούν και πάλι για πρώτη φορά μετά την απαρχή του σύμπαντος. Θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μοναδικές υπογραφές στους ανιχνευτές σωματιδίων γιατί θα ήταν ικανά να φορτιστούν ηλεκτρικά.

Παραπομπές

Η μελέτη – Direct Detection of Stealth Dark Matter through Electromagnetic Polarizability

 

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *