Până la ora actuală nimeni nu a fost ucis de materia întunecată. Ce înseamnă asta pentru fizică?

Un grup de fizicieni, pornind de la aceasta concluzie, a dedus limite asupra masei particuleor care ar putea alcatui materia intunecata, folosind... oamenii ca detectoare de particule.

Materia intunecata reprezinta unul dintre cele mai mari mistere din fizica moderna. Existenta acesteia a fost dedusa in urma efectelor gravitationale pe care le-ar avea asupra materiei „normale”, adica materia vizibila din Univers, precum stele sau galaxii.

Stelele din periferia galaxiei noastre, de exemplu, se misca cu o viteza mai mare decat cea care ar fi generata doar de materia vizibila din galaxie. Excesul de viteza este generat de materia intunecata – o forma de materie care nu emite lumina si interactioneza extrem de slab (sau deloc) cu materia normala, altfel decat prin forta gravitationala.

Existenta acestei forme de materii este acceptata de mare parte din comunitatea oamenilor de stiinta (nu chiar de toti, intrucat anumiti oameni de stiinta sustin ca trebuie sa modificam teoria gravitatiei, fara sa fie necesara introducerea unei noi forme de materii).

Ipotetica existenta a materiei intunecate a dus la propunerea mai multor experimente care sa o detecteze. Multe dintre acestea se efectueaza la acceleratoarele de particule din lumea intreaga. Alte experimente sunt la ora actuala instalate in laboratoare subterane, unde fondul radiatiei cosmice este extrem de mic, sau la bordul satelitilor in spatiu.

Pana in prezent insa nici un experiment nu a reusit sa vaneze materia intunecata – de exemplu experimentele de la marele accelerator de particule LHC de la CERN (Geneva) au pus doar limite asupra parametrilor pe care i-ar avea particulele de materie intunecata.

In acest context un grup d oameni de stiinta americani a avut o idee cu adevarat bizara: sa foloseasca oamenii ca detectoare de particule de materie intunecata. In mod specific, sa deduca limite asupra masei materiei intunecate din faptul ca pana la ora actuala nimeni nu a fost ucis in mod misterios de particule intunecate.

Oamenii de stiinta americani au pornit de la ideea propusa de Edward Witten in anii ’80 conform careia materia intunecata ar putea fi alcatuita din multi cuarci (adica materie normala) care ar putea da nastere unei forme de materii intunecate macroscopice – denumita „macros”. Deci un fel de bulgari de cuarci, legati intre ei prin forta nucleara puternica, atat de tare intrucat devin stabili, putand avea orice dimensiune si masa.

Daca ar exista particule macros in Univers, acestea ar putea interactiona cu corpul nostru, avand efecte devastante. Astfel, un macros cu dimensiuni de ordinul micrometrilor ar intra in corpul nostru cu viteze foarte mari, deci cu energie foarte mare, depozitand o cantitate de energie asemanatoare cu cea care ar corespunde unui glont tras de un pistol asupra noastra.

Calculele efectuate de grupul de cercetatori americani, prezenate in articolul https://arxiv.org/pdf/1907.06674v2.pdf , arata cum particulele de gen macros ar avea insa un efect mult mai devastant decat cel al unui glont. O particula macros ar incalzi organul pe care-l traverseaza la o temperatura de circa 10 milioane de grade Celsius – vaporizandu-l si lasand in urma un jet de plasma. Evident, o astfel de reactie ar ucide persoana care ar avea ghinionul sa intalneasca o particula de materie intunecata de acest gen.

Ba mai mult nu ar exista nici o metoda care sa ne protejeze de aceste particule, intrucat acestea ar traversa orice gen de ecran de protectie. Starkman, unul dintre autorii articolului, declara ca au efectuat calcule asupra poprietatilor particulelor macros pornind de la faptul ca in ultimii 30 de ani niciunde in lume nu a fost raportat vreun caz de moarte misterioasa care ar putea fi fost generata de un macros. De aici, cercetatorii au dedus ca masa acestor particule ar trebui sa fi mai mare de 50 kg, daca acestea exista, iar dimensiunea acestora mai mica de un micron.

Cercetatorii americani planuiesc sa continue acest studiu, cautand urme ale interactiunii particulelor macros in granit....incepand cu cel din cimitirul de langa Case Western Campus.

 

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