Нещо във Вселената създава повече маса, отколкото можем да открием директно. Знаем, че е там поради гравитационните ефекти върху материята, които можем да открием; но не знаем какво е и откъде е дошло.
Ние наричаме тази невидима маса „тъмна материя“, а физиците току-що са идентифицирали частица, която може да бъде тя.
Кандидатът е наскоро открита субатомна частица, наречена d хексакварк. И в първичната тъмнина, последвала Големия взрив, те биха могли да се съберат, за да създадат тъмна материя.
В продължение на почти век тъмната материя озадачава астрономите. За първи път влиянието му се забелязва в движенията на звездите, което намеква, че около тях има повече маса, отколкото можем да видим.
Сега можем да видим влиянието на тъмната материя и в друга динамика – например по време на гравитационна леща, когато светлината се огъва около масивни обекти като галактични клъстери. И въртенето на галактическите дискове, което е твърде бързо, за да се обясни с видимата му маса.
Досега се оказа, че тъмната материя не може да бъде открита директно, тъй като тя не абсорбира, излъчва или отразява електромагнитно излъчване от какъвто и да е тип. Но гравитационният му ефект е силен – толкова силен, че до 85 процента от материята във нашата Вселена може да бъде тъмна материя.
Учените обаче биха искали да разберат тайната на тъмната материя. Това е не само защото са много любопитни – разберете какво е тъмна материя може да ни каже много за това как се е формирала нашата Вселена и как работи.
Ако тъмната материя всъщност не съществува, това би означавало, че нещо не е наред със стандартния модел на физиката на частиците, който използваме, за да опишем и разберем Вселената.
През годините бяха предложени няколко кандидати за тъмна материя, но ние изглежда се приближаваме до намирането на отговор. Hexaquark d – по-формално, d (2380) – излиза на сцената.
„Произходът на тъмната материя във Вселената е един от най-големите въпроси в науката и все още няма отговор“, обясни ядреният физик Даниел Уотс от университета в Йорк във Великобритания.
„Първите ни изчисления показват, че кондензатите d са новият възможен кандидат за тъмната материя. Този нов резултат е особено интересен, тъй като не изисква нови концепции за физиката. '
Кварките са основни частици, които обикновено се комбинират в групи от по три, за да образуват протони и неутрони. Заедно тези трикваркови частици се наричат бариони и по-голямата част от наблюдаваната материя във Вселената се състои от тях. Вие сте барион. Като слънцето. И двете планети и звезден прах.
Когато шест кварка се комбинират, той създава тип частици, наречени дибарион или хексакварк. Всъщност изобщо не сме виждали много от тях. Hexaquark d, описано през 2014 г., е първото нетривиално откритие.
Hexaquarks d са интересни с това, че са бозони, вид частица, подчиняваща се на статистиката на Бозе-Айнщайн, основата за описване на поведението на частиците. В този случай това означава, че колекцията от хексакварки d може да образува нещо, наречено кондензат на Бозе-Айнщайн.
Известни също като петото състояние на материята, тези кондензати се образуват, когато бозонният газ с ниска плътност се охлади до малко над абсолютната нула. На този етап атомите в газа преминават от редовното си люлеене в напълно стационарно състояние – минимално възможното квантово състояние.
Ако в ранната Вселена такъв газ от d хексакварки е бил навсякъде, когато се е охлаждал след Големия взрив, тогава, според моделирането на екипа, би могъл да се комбинира, за да образува кондензати на Бозе-Айнщайн. И тези кондензати могат да бъдат това, което сега наричаме тъмна материя.
Очевидно всичко е изключително теоретично, но колкото повече кандидати за тъмна материя намерим – и потвърдим или изключим – толкова по-близо сме до дефинирането на това, което е тъмна материя.
Така че тук има още много работа. Екипът планира да намери d хексакварки в космоса и да ги проучи. Те също така планират да направят повече работа по шестокварките в лабораторията.
“Следващата стъпка за създаването на този нов кандидат за тъмната материя ще бъде по-задълбочено разбиране на това как взаимодействат хексакварките – кога те се привличат и кога се отблъскват”, каза Михаил Башканов, физик от университета в Йорк.
“Правим нови измервания, за да създадем хексакварки в атомното ядро и да видим дали свойствата им се различават от тези, когато са в свободно пространство.”
Изследването е публикувано в списанието Physics G: Nuclear Physics and Physics Physics.
