Czy to cząstki Majorany tworzą ciemną materię?
Większość, bo 85 proc. materii wszechświata, może być utworzona z cząstek posiadających niezwykłe, toroidalne pole elektromagnetyczne, zwane anapolem. Tak przypuszczają fizycy-teoretycy z Vanderbilt University, podpierając się złożonym lecz pełnym wywodem na ten temat.
Ciemna materia nie oddziałuje z promieniowaniem elektromagnetycznym, ale najprawdopodobniej wpływa na rozkład mas w wielkoskalowych strukturach wszechświata. Wpływa na strukturę "klasycznego" pola grawitacyjnego, dodając niewidzialną masę w niektórych galaktykach (być może we wszystkich). Właściwie zaburzenia tego pola są przyczyną forsowania postulatu o istnieniu ciemnej materii - tak można tłumaczyć anomalie w ruchu gromad gwiezdnych w niektórych galaktykach czy soczewkowanie grawitacyjne przez niewidzialne na żadnej długości pasma elektromagnetycznego skupiska masy.
Czym jest ciemna materia? Teorii jest wiele, żadna także nie została zweryfikowana. Badacze z Vanderbilt University dokładają swoją cegiełkę do gmachu wiedzy o tej egzotycznej formie materii. Postulują, że ciemna materia może być zbudowana z cząstek Majorany.
Istnienie cząstek Majorany zostało pierwszy raz przedstawione w drugiej połowie lat 30 XX wieku. Od tego czasu nie zaobserwowano jednak tych hipotetycznych obiektów. Dlaczego niektórzy fizycy uważają, że ciemna materia może być zbudowana z tych fermionów? Kluczem są właściwości elektromagnetyczne: mogą być otoczone przez anapola. Anapole elektromagnetyczne różnią się od zwykłego pola elektrycznego i magnetycznego. Jest to torus utworzony przez prądy przepływające jak przez solenoid, wewnątrz którego zamknięte jest pole magnetyczne. Budowa taka powoduje, że cząstka jest obojętna wobec promieniowania elektromagnetycznego - stąd brak możliwości jej zaobserwowania.
Większość modeli zimnej, ciemnej materii zakłada, że oddziałuje ona ze środowiskiem poprzez egzotyczne pola i siły, nieznane z codziennych obserwacji. Anapole jest jednak związane ze znanym nam promieniowaniem elektromagnetycznym. Dzięki temu teoretyczny model fizyków może zostać w końcu zweryfikowany - przyjęty albo odrzucony - na podstawie eksperymentów przeprowadzanych na Ziemi.
Chociaż cząstki Majorany są elektrycznie obojętne (są naraz własnymi cząstkami i antycząstkami) to prawa natury pozwalają im na uzyskanie anapola elektromagnetycznego. Przy dużych prędkościach możliwa jest interakcja anapola elektromagnetycznego z prądami pochodzenia zewnętrznego. Takie warunki istniały przy początku istnienia Wszechświata. Aktualnie hipotetyczne cząstki Majorany, stanowiące ciemną materię, stały się bardzo trudne do detekcji ze względu na małą prędkość, czego skutkiem jest bardzo niewielkie oddziaływanie elektromagnetyczne.
Prędkie cząstki Majorany z anapolami mogły anihilować w procesie powstawania Wszechświata, a pozostałości po nich, teraz już znacznie wolniejsze, są poszukiwaną ciemną materią.
Źródło informacji (Eurekalert)
Szymon Moliński
