Materia întunecată din univers „cântăreşte” mai mult decât materia obișnuită. Cercetătorii cred că materia întunecată este formată din particule încă nedescoperite. Recent însă, a fost propusă o nouă idee: materia întunecată ar putea fi alcătuită din quarcuri normale, la fel ca cele care formează protonii și neutronii, însă organizate într-un tip de structură diferită, imediat după Big Bang.

Nu mai este un mister faptul că oamenii de ştiinţă sunt convinşi că în univers există o materie invizibilă, denumită materie întunecată, care nu emite/reflectă lumină şi deci pe care nu o vedem, dar a cărei atracţie gravitaţională domină structurile din univers. Dacă măsurăm viteza stelelor de la periferia galaxiilor, inclusiv a celor de la periferia Căii Lactee, vedem că aceasta este mult mai mare decât cea rezultată din calculele ce țin cont de atracţia gravitaţională exercitată de materia vizibilă.            

Concluzia este că în univers există o materie întunecată, pe care oamenii de știință o caută de mulţi ani. Această căutare se desfășoară în cadrul unor proiecte de cercetare la acceleratoarele de particule existente, unde se încearcă generarea ei în coliziuni la energii extreme între fascicule de particule, dar şi în laboratoare subterane, unde se încearcă măsurarea interacţiunilor particulelor de materie întunecată care ajung pe Pământ din univers cu ajutorul unor detectoare de particule extrem de sensibile.

Ce anume caută cercetătorii? Particule exotice – care nu fac parte din aşa-numita familie a particulelor din modelul standard, ci ar fi particule „dincolo” de modelul standard, adică particule precum cele super-simetrice, a căror existenţă a fost prevăzută în cadrul anumitor teorii.

La ora actuală însă nici urmă de aceste particule! Nu au fost descoperite nici la acceleratoare, nici în laboratoarele subterane. Misterul rămâne nerezolvat.

O formă specială de organizare a quarcurilor ar putea explica materia întunecată

În acest context, o idee ar fi că de fapt materia întunecată nu este compusă din particule din afara modelului standard, ci din cele care alcătuiesc modelul standard, organizate însă în alt mod. Această idee a fost propusă de doi cercetători de la University of York, Mikhail Bashkanov şi Daniel Watts, într-un articol publicat recent în revista Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics.

Quarcurile sunt particulele fundamentale. Trei quarcuri cuplate prin intermediul unor particule-forță numite gluoni pot forma un proton sau un neutron – particule prezente în nucleul atomilor. Aranjarea acestor quarcuri în structuri diferite duce la obţinerea unor particule mult mai exotice.

În studiul lor, cei doi cercetători arată că quarcurile care compun protonii şi neutronii, adică quarcurile up şi down, se pot organiza şi în structuri care conţin mai multe quarcuri decât conțin nucleonii. Dacă în fiecare proton şi neutron se găsesc trei quarcuri (doi de tip up şi unul de tip down  în proton și doi de tip down şi unul de tip up în neutron), există se pare particule – aşa-numite d-hexacuarcuri, compuse din şase quarcuri d*(2380) sau „D-star”- care conţin trei quarcuri up şi trei quarcuri down.

„D-star” are sarcină pozitivă. Cercetătorii cred că au identificat această particulă în 2014, ea având o perioadă de „viață” foarte scurtă. Din acest motiv, detecția hexaquarcului d*(2380) nu a putut fi pe deplin confirmată.

Ei bine, cei doi cercetători susţin că imediat după Big Bang, din aşa-numita supă de quarcuri şi gluoni (quark-gluon plasma), ar fi luat naştere extrem de multe d*, care, fiind particule de tip bosonic, s-ar fi unit cu miile sau chiar cu zecile de mii, în ceea ce se cheamă un condensat Bose-Einstein. Acesta ar fi o nouă formă de materie, a cincea, care ia naştere în condiţii particulare și în care mecanica cuantică domină la o scară macroscopică.

Aceşti „bulgări” de materie condensată ar putea reprezenta materia întunecată, fără deci să fie necesară existenţa unor particule misterioase pe care nu le-a văzut nimeni.

De menţionat faptul că ideea nu este nouă. În trecut au fost propuse particule formate din quarcuri, precum aşa-numitele stări profund legate (deeply bound state) cu quarcuri stranii (quarcuri din a doua familie) care ar avea acelaşi rol precum condensaţii de d*.

În articolul despre care vorbim, autorii au prezentat inclusiv posibile dovezi experimentale, adică urme ale acestor stări exotice de materie, care ar putea demonstra existenţa lor, atât în experimente de fizică nucleară, cât şi în astrofizică. Ar putea fi de exemplu căutate urme ale dezintegrării acestor „bulgări” în urma interacţiunii cu raze cosmice.

Rămâne de văzut dacă observaţii astronomice sau experimente dedicate vor confirma existenţa acestor condensate de d*, caz în care căutarea altor forme de materie întunecată ar putea să nu mai fie necesară.

CITIȚI ȘI:

Nimeni nu a fost ucis de materia întunecată: ce au dedus fizicienii?
Axionii, găurile negre și materia întunecată: Un triunghi misterios
Galaxia noastră este mult mai mare decât se credea

LĂSAȚI UN MESAJ

Introduceti comentariul
Introdu numele

four + five =