Θα μπορούσε ένα νέο σωμάτιο που προτείνεται από ερευνητές να βοηθήσει στην ανίχνευση της σκοτεινής ύλης;

Η σκοτεινή ύλη αποκαλύπτεται ότι υπάρχει από τις επιδράσεις της στα άστρα και τους γαλαξίες, το φαινόμενο της κάμψης των ακτίνων του φωτός γύρω από αυτά, το φαινόμενο του βαρυτικού φακού και μέσω του αποτυπώματός της στην Κοσμική Μικροκυματική Ακτινοβολία, στην εναπομείνασα λάμψη της Μεγάλης Έκρηξης. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Southampton πρότειναν ένα νέο θεμελιώδες σωμάτιο το οποίο θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί κανείς δεν κατάφερε να ανιχνεύσει «Σκοτεινή Ύλη», το ασύλληπτο κομμάτι του 85%, που λείπει από την μάζα του Σύμπαντος.

Παρά τα ακαταμάχητα έμμεσα στοιχεία και την αξιόλογη πειραματική προσπάθεια, κανείς δεν κατάφερε να ανιχνεύσει τη σκοτεινή ύλη απευθείας. Η σωματιδιακή φυσική μας δίνει ενδείξεις για το τι μπορεί να είναι η σκοτεινή ύλη και η συμβατική άποψη είναι ότι τα σωμάτια της σκοτεινής ύλης έχουν μια πολύ μεγάλη μάζα για θεμελιώδη σωμάτια, συγκρίσιμα με αυτή των βαρέων ατόμων. Ελαφρότερα σωμάτια σκοτεινής ύλης θεωρούνται λιγότερο πιθανά για λόγους που σχετίζονται με την αστροφυσική, αν και είναι γνωστές οι εξαιρέσεις και αυτή η έρευνα αναδεικνύει ένα, προηγούμενα άγνωστο, παράθυρο που θα μπορούσε να υπάρχει και που, με πολύ γενικά επιχειρήματα από την σωματιδιακή φυσική, παράγει μερικά εκπληκτικά αποτελέσματα.

Το προτεινόμενο σωμάτιο έχει μάζα 100eV/c^2, μόνο περίπου 0,02% από εκείνη του ηλεκτρονίου. Ενώ δεν αλληλεπιδρά με το φως, όπως απαιτείται για τη σκοτεινή ύλη, αλληλεπιδρά αναπάντεχα ισχυρά με την κανονική ύλη. Πράγματι, σε έντονη αντίθεση με άλλα υποψήφια σωμάτια, δεν μπορεί να διεισδύσει, ακόμη και στην ατμόσφαιρα της Γης. Δεν είναι πιθανή, έτσι, η ανίχνευσή του στη Γη και οι ερευνητές σχεδιάζουν να ενσωματώσουν τις έρευνες σε πείραμα στο διάστημα που σχεδιάστηκε από την κοινοπραξία Macroscopic quantum resonators (MAQRO), στην οποία ήδη εμπλέκονται. Ένα νανοσωμάτιο που αιωρείται στο διάστημα και που εκτίθεται απευθείας στη ροή της σκοτεινής ύλης, θα σπρωχθεί προς τη φορά της ροής και η ευαίσθητη παρακολούθηση της θέσης αυτού του σωμάτιου θα αποκαλύψει πληροφορίες σχετικά με τη φύση αυτού του σωμάτιου σκοτεινής ύλης, εάν υπάρχει.

(a), Θέση του διαστημικού σκάφους στο σημείο Lagrange 2, στο πλαίσιο του ηλιακού μας συστήματος (όχι υπό κλίμακα). (b), Λεπτομέρεια της οπτικής διάταξης. (c), Μια περαιτέρω λεπτομέρεια, που δείχνει το s-κύμα να σκεδάζεται από ένα χ DM σωμάτιο.

Ο Dr James Bateman, από το τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο του Southampton και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, θα πει πως η εργασία τους φέρνει μαζί μερικές πολύ διαφορετικές περιοχές της Φυσικής, όπως θεωρητική σωματιδιακή φυσική, παρατηρησιακή αστρονομία ακτίνων Χ, πειραματική κβαντική οπτική και θα προσθέσει: «Η σκοτεινή ύλη είναι ένα από τα πιο σημαντικά άλυτα προβλήματα της σύγχρονης φυσικής και ελπίζουμε ότι η πρότασή μας θα εμπνεύσει άλλους να αναπτύξουν λεπτομερέστερη σωματιδιακή θεωρία και ακόμη να προτείνουν πειραματικούς ελέγχους».

«Προς στιγμής δεν υπάρχει καθαρή κατεύθυνση στα πειράματα της σκοτεινής ύλης και δεδομένου ότι στον Large Hadron Collider στο CERN δεν έχει βρεθεί κανένα σημάδι ακόμη της νέας φυσικής, ίσως είναι καιρός να φέρουμε το παράδειγμά μας ως εναλλακτικό υποψήφιο σωμάτιο για σκοτεινή ύλη», είπε ένα άλλος από τους συγγραφείς, ο Dr Alexander Merle, από το Ινστιτούτο Max Planck στο Μόναχο, στη Γερμανία.

Η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι ένα πρόβλημα που μπορεί να αντιμετωπιστεί με τη συνεργασία πολλών πεδίων φυσικής και με αναζήτηση κρυμμένων δυνατοτήτων.

Πηγή: University of Southampton

Περισσότερα στο άρθρο: James Bateman, Ian McHardy, Alexander Merle, Tim R. Morris & Hendrik Ulbricht, On the Existence of Low-Mass Dark Matter and its Direct Detection, Scientific Reports 5, Article number: 8058