Можехме ли вече да открием тъмна материя?
Това е въпросът, поставен в нов документ, публикуван на 12 февруари в списанието на Physics G. Авторите очертават как може да се направи тъмна материя от частица, известна като d * (2380) хексакварк, която вероятно е била открита през 2014 г.
Тъмната материя, която упражнява гравитационно дърпане, но не излъчва светлина, не е нещо, което никой никога не е пипал или виждал. Не знаем от какво е направено и безброй търсения на нещата се оказаха празни. По-голямата част от физиците обаче са убедени, че съществува. Доказателствата са залепени из цялата вселена: Клъстери от звезди се въртят далеч по-бързо, отколкото би трябвало иначе, мистериозни изкривявания на светлината през нощното небе и дори дупки, пробити в нашата галактика от невидим импактор, сочат, че нещо е там - съставляващо повечето от масата на Вселената - която все още не разбираме.
Най-широко изследваните теории за тъмната материя включват цели класове на никога невиждани частици от доста извън Стандартния модел на физиката, доминиращата теория, описваща субатомните частици. Повечето от тях се вписват в една от двете категории: леки аксиони и тежки WIMP или слабо взаимодействащи масивни частици. Съществуват и други, по-екзотични теории, включващи все още неоткритите видове неутрино или теоретичен клас от микроскопични черни дупки. Но рядко някой предлага тъмната материя да е направена от нещо, което вече знаем, че съществува.
Михаил Башканов и Даниел Уотс, физици от Университета на Йорк в Англия, счупиха тази плесен, аргументирайки, че хексакваркът d * (2380), или "d-звезда", може да обясни цялата липсваща материя.
Кварки са основни физически частици в Стандартния модел. Три от тях, свързани помежду си (използвайки частици, известни като глуони), могат да направят протон или неутрон, градивните елементи на атомите. Подредете ги по други начини и ще получите различни, по-екзотични частици. D-звездата е положително заредена частица с шест кварки, за която изследователите смятат, че е съществувала за секунда по време на експеримент през 2014 г. в германския изследователски център в Юлич. Тъй като беше толкова мимолетно, откриването на d-star не беше абсолютно потвърдено.
Отделните d-звезди не можеха да обяснят тъмната материя, защото не траят достатъчно дълго, преди да се разпадат. Въпреки това, каза Башканов на Live Science, в началото на историята на Вселената частиците може да са се струпали по начин, който би ги предпазил от разпад.
Този сценарий се случва с неутроните. Извадете неутрон от ядро и той много бързо се разпада, но го смесете с други неутрони и протони вътре в ядрото и той става стабилен, каза Башканов.
"Hexaquarks се държат по абсолютно същия начин", каза Башканов.
Башканов и Ват теоретизират, че групи от d-звезди могат да образуват вещества, известни като Bose-Ainstein кондензати или BECs. В квантовите експерименти BEC се образуват, когато температурите спадат толкова ниско, че атомите започват да се припокриват и смесват, малко като протоните и неутроните вътре в атомите. Това е състояние на материята, различно от твърдата материя.
В началото на историята на Вселената тези BEC биха уловили свободни електрони, образувайки неутрално зареден материал. Неутрално заредената D-звезда BEC, писаха физиците, би се държала много като тъмна материя: невидима, плъзгаща се през светеща материя, без забележимо да я блъска наоколо, но същевременно да упражнява значително гравитационно дърпане върху заобикалящата Вселена.
Причината да не паднете през стол, когато седнете на него, е, че електроните на стола се натискат към електроните на гърба ви, създавайки бариера от отрицателни електрически заряди, които отказват да преминават по пътя. При правилните условия, каза Башканов, BEC, изработени от шестокварки с хванати електрони, няма да имат такива бариери, приплъзвайки се през други видове материя като съвършено неутрални призраци.
Тези BEC може да са се образували скоро след Големия взрив, тъй като пространството се е прехвърлило от морето от гореща кварк-глюонна плазма без особени атомни частици в съвременната ни епоха с частици като протони, неутрони и техните братовчеди. В момента, когато се образуваха тези основни атомни частици, условията бяха идеални, за да се утаи хексакварк BEC от кварк-глюонната плазма.
"Преди този преход температурата е твърде висока; след нея плътността е твърде ниска", каза Башканов.
По време на този преходен период кварките могат да се замразят или в обикновени частици, като протони и неутрони, или в шестокваркните BEC, които днес могат да образуват тъмна материя, каза Башканов. Ако тези шестоъгълници BEC са там, писаха изследователите, може да успеем да ги открием. Въпреки че BEC са доста дълголетни, от време на време те ще се разпадат около Земята. И този разпад би се показал като особен подпис в детектори, създадени да забелязват космически лъчи, и изглежда, сякаш идва от всяка посока наведнъж, сякаш източникът запълва цялото пространство.
Следващата стъпка, те написаха, е да се потърси този подпис.
