Nešto u svemiru stvara više mase nego što možemo direktno otkriti. Znamo da je tu zbog gravitacijskih efekata na materiju koje možemo otkriti; ali ne znamo šta je to i odakle je došlo.
Ovu nevidljivu masu nazivamo “tamnom materijom”, a fizičari su upravo identificirali česticu koja bi to mogla biti.
Kandidat je nedavno otkrivena subatomska čestica koja se naziva d heksakvarak. I u iskonskoj tami koja je uslijedila nakon Velikog praska, mogli su se okupiti i stvoriti tamnu materiju.
Gotovo čitav vijek tamna materija zbunjuje astronome. Po prvi put se njegov utjecaj vidio u kretanju zvijezda, što je dalo naslutiti da je oko njih više mase nego što smo mogli vidjeti.
Utjecaj tamne materije sada možemo vidjeti u drugoj dinamici – na primjer, gravitacijskim sočivima, kada se svjetlost savija oko masivnih objekata poput jata galaksija. I rotacija galaktičkih diskova, koja je prebrza da bi se objasnila njenom prividnom masom.
Do sada se ispostavilo da tamnu materiju nije moguće direktno otkriti, jer ne apsorbuje, ne emituje ili odbija elektromagnetno zračenje bilo koje vrste. Ali njegov gravitacijski učinak je snažan – toliko jak da i do 85 posto materije u našem svemiru može biti tamna tvar.
Međutim, naučnici bi voljeli shvatiti tajnu tamne materije. To nije samo zato što su vrlo znatiželjni – otkrivanje šta je tamna materija može nam puno toga reći o tome kako je nastao i kako funkcionira naš svemir.
Ako tamna materija zapravo ne postoji, to bi značilo da nešto nije u redu sa standardnim modelom fizike čestica koji koristimo za opisivanje i razumijevanje svemira.
Tijekom godina izneseno je nekoliko kandidata za tamnu materiju, ali čini se da smo sve bliže pronalasku odgovora. Hexaquark d – formalnije, d (2380) – stupa na scenu.
“Porijeklo tamne materije u svemiru jedno je od najvećih pitanja u znanosti i još uvijek nema odgovor”, objasnio je nuklearni fizičar Daniel Watts sa Sveučilišta York u Velikoj Britaniji.
'Naši prvi proračuni pokazuju da su kondenzati d novi mogući kandidat za tamnu materiju. Ovaj novi rezultat je posebno zanimljiv, jer ne zahtijeva nove koncepte u fizici. '
Kvarkovi su osnovne čestice koje se obično kombiniraju u skupine od po tri da bi stvorili protone i neutrone. Zajedno se ove čestice od tri kvarka nazivaju barionima i od njih se sastoji većina promatrane materije u svemiru. Barionski ste. Kao sunce. I planete i zvjezdana prašina.
Kada se šest kvarkova kombinira, stvara se vrsta čestica koja se naziva dibarion ili heksakvarak. Zapravo, uopće ih nismo vidjeli mnogo. Hexaquark d, opisan 2014. godine, bilo je prvo netrivijalno otkriće.
Heksakvarkovi d su zanimljivi po tome što su bozoni, vrsta čestica koja se pokorava Bose-Einsteinovoj statistici, osnova za opisivanje ponašanja čestica. U ovom slučaju to znači da kolekcija heksakvaraka d može stvoriti nešto što se naziva Bose-Einsteinov kondenzat.
Poznati i kao peto stanje materije, ovi kondenzati nastaju kada se bozonski plin male gustine ohladi na malo iznad apsolutne nule. U ovoj fazi, atomi u plinu prelaze iz svog redovnog ljuljanja u potpuno stacionarno stanje – minimalno moguće kvantno stanje.
Ako je u ranom svemiru takav plin od d heksakvaraka bio posvuda kad se ohladio nakon Velikog praska, onda bi se, prema modelu tima, mogao kombinirati i formirati Bose-Einsteinove kondenzate. A ti kondenzati mogu biti ono što danas nazivamo tamnom materijom.
Očito je da je sve ovo vrlo teoretski, ali što više kandidata za tamnu materiju pronađemo – i potvrdimo ili isključimo – bliže smo definiranju toga što je tamna materija.
Tako da ovdje ima još puno posla. Tim planira pronaći d heksavorke u svemiru i proučiti ih. Oni također planiraju raditi više na heksakvarsima u laboratoriju.
“Sljedeći korak za stvaranje ovog novog kandidata za tamnu materiju bit će dublje razumijevanje kako heksakvarsi međusobno djeluju – kada se privlače i kada se međusobno odbijaju”, rekao je Mihail Baškanov, fizičar sa Sveučilišta York.
“Vršimo nova mjerenja kako bismo stvorili heksavarke unutar atomske jezgre i provjerili razlikuju li se njihova svojstva od one kada su u slobodnom prostoru.”
Studija je objavljena u časopisu Physics G: Nuklearna fizika i fizika čestica.
