Karanlık maddeyi daha önce keşfedebilir miydik?
Bu, Journal of Physics G'de 12 Şubat'ta yayınlanan yeni bir makalede ortaya konan sorudur. Yazarlar, 2014'te muhtemelen tespit edilen d * (2380) heksakuark olarak bilinen bir parçacıktan ne kadar karanlık maddenin oluşturulabileceğini anlattı.
Yerçekimi çeken ancak ışık yaymayan karanlık madde, hiç kimsenin dokunmadığı veya görmediği bir şey değildir. Neden yapıldığını bilmiyoruz ve bu konuda sayısız arama boş. Ancak fizikçilerin ezici bir çoğunluğu onun var olduğuna ikna oldu. Kanıtlar evrenin her tarafına sıvanmıştır: Aksi halde olması gerekenden çok daha hızlı dönen yıldız kümeleri, gece gökyüzünde gizemli ışık bozulmaları ve hatta galaksimizde görünmeyen bir çarpma noktası tarafından delinmiş delikler var - en fazla evrenin kütlesinin - henüz anlamadığımız.
En yaygın olarak incelenen karanlık madde teorileri, atom altı parçacıkları tanımlayan baskın teori olan standart fizik modelinin dışından daha önce hiç görülmemiş parçacık sınıflarını içerir. Bunların çoğu iki kategoriden birine uyar: hafif akslar ve ağır WIMP'ler veya zayıf etkileşen masif parçacıklar. Henüz keşfedilmemiş nötrino türlerini veya teorik bir mikroskobik kara delik sınıfını içeren başka, daha egzotik teoriler vardır. Ancak nadiren kimse karanlık maddenin zaten var olduğunu bildiğimiz bir şeyden yapıldığını öne sürüyor.
İngiltere'deki York Üniversitesi fizikçileri Mikhail Bashkanov ve Daniel Watts, d * (2380) hekzakuarkın veya "d-star" ın eksik olan tüm sorunları açıklayabileceğini savunarak o kalıbı kırdılar.
Kuarklar, Standart Modeldeki temel fiziksel parçacıklardır. Bunlardan üçü (gluon olarak bilinen parçacıkları kullanarak) atomların yapı taşları olan bir proton veya bir nötron yapabilir. Onları başka şekillerde düzenleyin ve farklı, daha egzotik parçacıklar elde edin. D-star, araştırmacıların Almanya'nın Jülich Araştırma Merkezi'ndeki 2014 deneyi sırasında bir saniyelik bir şerit için var olduğuna inandıkları, pozitif yüklü, altı kuarklı bir parçacık. Çok hızlı olduğu için, d-star algılama kesin olarak doğrulanmadı.
Bireysel d-yıldızları karanlık maddeyi açıklayamazdı çünkü çürümeden önce yeterince uzun süre dayanmazlar. Ancak Bashkanov, Canlı Bilime, evrenin tarihinin başlarında, parçacıkların çürümelerini önleyecek şekilde kümelenmiş olabileceğini söyledi.
Bu senaryo nötronlarla gerçekleşir. Bashkanov, bir nötronu çekirdekten çıkarın ve çok çabuk çürür, ancak çekirdeğin içindeki diğer nötronlar ve protonlarla karıştırır ve kararlı hale gelir.
Bashkanov, “Hexaquark'lar tamamen aynı şekilde davranıyor” dedi.
Bashkanov ve Watts, d-yıldız gruplarının Bose-Einstein kondensatları veya BEC'ler olarak bilinen maddeler oluşturabileceğini teorize etti. Kuantum deneylerinde, sıcaklıklar o kadar düşük düştüğünde, atomlar üst üste gelmeye ve atomların içindeki protonlar ve nötronlara benzer şekilde karışmaya başlarlar. Katı maddeden farklı bir madde halidir.
Evrenin tarihinin başlarında, bu BEC'ler, nötr yüklü bir malzeme oluşturan serbest elektronları yakalardı. Nötr yüklü bir d-star BEC, fizikçilerin yazdığı gibi, karanlık madde gibi davranır: görünmez, gözle görülür bir şekilde çarpmadan aydınlık maddeden geçerek, çevreleyen evrende önemli yerçekimi çeker.
Oturduğunuzda bir sandalyeye düşmemenizin nedeni, sandalyenin elektronlarının arka tarafınızın elektronlarına karşı iterek, çapraz yolları reddeden negatif elektrik yükleri bariyeri oluşturmasıdır. Doğru koşullar altında, Bashkanov, hapsolmuş elektronları olan hekzakarlardan yapılan BEC'lerin, mükemmel nötr hayaletler gibi diğer maddelerden geçerek böyle bir engelleri olmayacağını söyledi.
Bu BEC'ler, büyük patlamadan hemen sonra, uzay, farklı atomik parçacıkları olmayan bir sıcak kuarkon plazma plazmasından, protonlar, nötronlar ve kuzenleri gibi parçacıklarla modern çağımıza geçtikçe oluşmuş olabilir. Bu temel atomik parçacıkların oluştuğu anda, hekzaku BEC'lerin kuark-gluon plazmasından çökelmesi için koşullar mükemmeldi.
Bashkanov, "Bu geçişten önce sıcaklık çok yüksek; ondan sonra yoğunluk çok düşük" dedi.
Bashkanov, bu geçiş döneminde kuarkların protonlar ve nötronlar gibi sıradan partiküllere veya bugün karanlık maddeyi oluşturabilecek heksaquark BEC'lere donmuş olabileceğini söyledi. Araştırmacılar, bu heksakarklar BEC'ler dışarıdaysa, bunları tespit edebiliriz. BEC'ler oldukça uzun ömürlü olmalarına rağmen, zaman zaman Dünya'nın etrafında çürüyeceklerdir. Ve bu bozulma, kozmik ışınları tespit etmek için tasarlanmış dedektörlerde belirli bir imza olarak ortaya çıkacak ve sanki kaynak tüm alanı doldurmuş gibi her yönden geliyormuş gibi görünecektir.
Bir sonraki adım, bu imzayı aramaktır.
