Nowy kandydat na budulca ciemnej materii
Coś we wszechświecie wytwarza więcej masy, niż możemy bezpośrednio wykryć. Wiemy, że gdzieś tam "jest", bo wpływa grawitacyjnie na rzeczy, które możemy wykryć. Ta niewidzialna masa jest od dawna znana jako ciemna materia, a fizycy właśnie zidentyfikowali cząsteczkę, która może ją tworzyć.
Jednym z budulców ciemnej materii mogą być cząstki subatomowe zwane heksakwarkami gwiazd d. Mogły one wyłonić się z pierwotnej materii po Wielkim Wybuchu i doprowadzić do stworzenia ciemnej materii.
Jak dotąd ciemna materia okazała się niemożliwa do bezpośredniego wykrycia, ponieważ nie pochłania, nie emituje ani nie odbija promieniowania elektromagnetycznego. Ale jej efekt grawitacyjny jest silny - tak silny, że 85 proc. materii w znanym wszechświecie może być ciemną materią.
Jeżeli ciemna materia faktycznie istnieje, oznaczałoby to, że coś jest nie tak z Modelem Standardowym, który używamy do opisywania i zrozumienia wszechświata. W ostatnich latach było wśród cząstek subatomowych wielu kandydatów na budulce ciemnej materii, a ostatni z nich to heksakwark gwiazdy d, zwany także d*(2380).
- Pochodzenie ciemnej materii we wszechświecie jest jednym z największych pytań, które do tej pory nie uzyskały odpowiedzi. Nasze ostatnie obliczenia wskazują na to, że kondensaty gwiazd d są nowym kandydatem na składniki ciemnej materii. Jest to o tyle ekscytujące, że nie wymaga wprowadzania żadnych nowych pojęć do fizyki - powiedział Daniel Watts z Uniwersytetu w York.
Kwarki są podstawowymi cząsteczkami, które zwykle łączą się w pakiety po trzy, budując protony i neutrony. Te trójkwarkowe cząstki są nazywane barionami, a większość widzialnej materii we wszechświecie jest z nich wykonana. Po połączeniu sześciu kwarków powstaje rodzaj cząstki zwanej heksakwarkiem. W rzeczywistości nie zaobserwowaliśmy zbyt wielu z nich. Heksakwark gwiazdy d został po raz pierwszy opisany w 2014 r.
Heksakwarki gwiazd d są interesujące, gdyż są bozonami, czyli rodzajem cząstek, które są zgodne ze statystyką Bosego-Einsteina (ramami opisującymi zachowanie się cząstek). W tym przypadku oznacza to, że zbiór heksakwarków gwiazd d może tworzyć coś nazywanego kondensatem Bosego-Einsteina.
Kondensaty te są uznawane za piąty stan materii. Powstają, gdy gad o niskiej gęstości bozonów jest schładzany do temperatury tuż powyżej zera absolutnego. Na tym etapie atomy w gazie przechodzą z regularnego kołysania do całkiem spokojnego, najniższego możliwego stanu kwantowego.
Gdyby gaz z heksakwarków gwiazd d unosił się we wczesnym wszechświecie, ochładzającym się po Wielkim Wybuchu, zgodnie z obowiązującym modelem, mógłby skupić się i stworzyć kondensat Bosego-Einsteina. To właśnie te struktury mogą być tym, co nazywamy ciemną materią.
To na razie tylko teoria, ale być może dzięki niej uda się w końcu potwierdzić istnienie ciemnej materii. Naukowcy już zamierzają przeprowadzić serię badań nad heksakwarkami gwiazd d w laboratoriach i poszukiwać ich w przestrzeni kosmicznej.
