Materia întunecată în Univers „cântărește” mai mult decât materia pe care o vedem. Cercetătorii cred că este compusă din particule încă nedescoperite.

Recent insa a fost propusa o noua idee: materia intunecata ar putea sa fie alcatuita din cuarci normali – la fel ca cei pe care ii cunoastem din protoni si neutroni – insa organizati intr-o alta structura imediat dupa Big Bang.

Nu mai este un mister faptul ca oamenii de stiinta sunt convinsi ca in Univers exista o materie invizibila, chiamata materia intunecata, care nu emite lumina si deci pe care nu o vedem, dar atractia ei gravitationala este cea care domina structurile din Univers. Daca masuram viteza stelelor in periferia galaxiilor, inclusiv a  noastra, vedem cum ca aceasta este mult mai mare decat ceea ce rezulta din calcule tinand cont de atractia gravitationala exercitata de materia vizibila. Concluzia este ca in Univers exista o materie intunecata, pe care cercetatorii o cauta de multi ani in experimente la acceleratoarele de particule, unde incearca sa o genereze in coliziunile la energii extreme intre fasciculele de particule, dar si in laboratoare subterane unde incearca sa masoare interactiuni ale particulelor de materie intunecata care ajung pe Pamant din Univers cu detectoare de particule extrem de sensibile.

Ce anume cauta cercetatorii? Particule exotice – care nu ar face parte din asa-numita familie a particulelor Modelului Standard ci ar fi particule „dicolo” de Modelul Standard – adica particule precum cele supersimetrice, existenta carora fiind prevazuta in cadrul animitor teorii.

La ora actuala insa nici urma de aceste particule! Nu au fost descoperite nici la acceleratoare, nici in laboratoarele subterane. Misterul ramane.

In acest context o idee ar fi cum ca de fapt materia intunecata nu este compusa din particule „dincolo” de Modelul Standard, ci din cele care alcatuiesc Modelul Standard organizate insa in alt mod. Tocmai aceasta idee a fost propusa de doi cercetatori de la University of York, Mikhail Bashkanov si Daniel Watts, intr-un articol publicat recent in revista Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics.

Cei doi cercetatori arata cum cuarcii care compun protonii si neutronii, adica up si down, se pot organiza si in structuri care contin mai multi cuarci decat cei din nucleoni. Daca in fiecare proton si neutron se gasesc trei cuarci (2 de tip up in proton si unul de tip down; 2 cuarci down si unul up in neutron) exista se pare particule – asa-numite d-hexacuarci, compuse din sase cuarci: d*(2380), care contin trei cuarci up si trei cuarci down. Ei bine, cei doi cercetatori sustin ca imediat dupa Big Bang din asa-numita supa de cuarci si gluoni (quark-gluon plasma) ar fi luat nastere extrem de multe d*, care, fiind particule de tip bosonic, s-ar fi unit chiar mii sau zeci de mii impreuna intr-un asa-numit condensat Bose-Einstein, o noua forma de materie, a cincea forma, care ia nastere in conditii particulare, in care mecanica cuantica domina la o scara macroscopica. Acesti „bulgari” de materie condensata ar putea reprezenta materia intunecata, fara deci sa fie necesara existenta unor particule misterioase pe care inca nimeni nu le-a vazut. De mentionat faptul ca ideea nu este noua, in trecut au fost propuse particule formate din cuarci, precum asa-numitele stari profund legate (deeply bound state) cu cuarci stranii (cuarci din a doua familie) care ar avea acelasi rol precum condensatii de d*.

In articolul despre care vorbim autorii au prezentat inclusiv posibile  dovezi experimentale, adica urme ale acestor stari exotice de materie, care ar putea demonstra existenta acestora, atat in experimente de fizica nucleara cat si in astrofizica. Ar putea fi de exemplu cautate urme ale dezintegrarii acestor „bulgari” in urma interactiunii acestora cu raze cosmice.

Ramane de vazut daca observatii astronomice sau experimente dedicate vor confirma existenta acestor condensate de d*, caz in care cautarea altor forme de materie intunecata ar putea sa nu mai fie necesara.

 

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro