Od lat 60. astronomowie teoretyzowali, że cała widzialna materia we Wszechświecie (aka barionowa lub „materia świecąca”) stanowi tylko niewielki ułamek tego, co faktycznie istnieje. Aby dominująca i sprawdzona w czasie teoria grawitacji zadziałała (zgodnie z ogólną teorią względności), naukowcy musieli postulować, że około 85% masy we Wszechświecie składa się z „ciemnej materii”.
Pomimo wielu dziesięcioleci badań naukowcy nie znaleźli jeszcze żadnych bezpośrednich dowodów na istnienie Ciemnej Materii, a cząsteczka składowa i jej pochodzenie pozostają tajemnicą. Jednak zespół fizyków z University of York w Wielkiej Brytanii zaproponował nową cząstkę kandydującą, która została niedawno odkryta. Znana jako heksakwark gwiazdy d, cząstka ta mogła uformować „Ciemną Materię” we Wszechświecie podczas Wielkiego Wybuchu.
Odpowiedzialny zespół składał się z dr. Michaiła Baszkanowa i profesora Daniela Wattsa z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Yorku. W badaniu, które niedawno opublikowano w Journal of Physics G: Fizyka jądrowa i cząsteczkowa, para obliczyła właściwości heksakwarków gwiazdy d jako potencjalnego nowego kandydata do Ciemnej Materii.
Heksakwark jest przykładem kondensatu Bosego-Einsteina, szczególnego „piątego stanu materii”, który zwykle powstaje, gdy niskie gęstości cząstek bozonu są schładzane do bliskiego zera absolutnego. Składają się z sześciu kwarków, które zazwyczaj łączą się w trójki, tworząc protony i neutrony, tworząc cząsteczkę bozonu. Oznacza to, że obecność wielu gwiazd d może prowadzić do kombinacji, które wytworzą rzeczy inne niż protony i neutrony.
Przez lata istnienie heksakwarków gwiazdy d było jedynie teoretyczne, dopóki eksperymenty przeprowadzone w 2011 r. (Ogłoszone w 2014 r.) Nie wykazały możliwego wykrycia cząstki. Wykrywanie miało miejsce na poziomie energii 2380 MeV i trwało tylko ułamek sekundy (10?23 sekundy). Grupa badawcza w Yorku sugeruje, że są one podobne do warunków, jakie byłyby wkrótce po Wielkim Wybuchu.
W tym czasie zapuszczają się, wiele heksakwarków d-gwiazd mogło się zgrupować, gdy Wszechświat ochładzał się i rozszerzał, tworząc „piąty stan materii”. Jak powiedział prof. Watts w niedawnej informacji prasowej University of York:
„Pochodzenie ciemnej materii we wszechświecie jest jednym z największych pytań w nauce i które do tej pory pozostawało puste. Nasze pierwsze obliczenia wskazują, że kondensaty gwiazd d są wykonalnym nowym kandydatem do ciemnej materii i ta nowa możliwość wydaje się warta dalszych, bardziej szczegółowych badań. Rezultat jest szczególnie ekscytujący, ponieważ nie wymaga żadnych nowych pojęć w fizyce ”.
Zasadniczo ich wyniki wskazują, że w najwcześniejszych chwilach po Wielkim Wybuchu, gdy kosmos powoli się ochładzał, stabilne d * (2830) heksakwarki mogły powstać obok materii barionowej. Co więcej, ich wyniki wskazują, że szybkość produkcji tej cząstki byłaby wystarczająca, aby stanowić 85% masy Wszechświata, który uważa się za Ciemną Materię.
Naukowcy planują teraz współpracę z naukowcami z Niemiec i Stanów Zjednoczonych w celu przetestowania ich teorii i poszukiwania heksakwarków d-gwiazd w kosmosie. Mają już na myśli możliwe sygnatury astronomiczne, które zaprezentowali w swoich ostatnich badaniach. Ponadto mają nadzieję stworzyć te cząsteczki subatomowe w środowisku laboratoryjnym, aby sprawdzić, czy zachowują się zgodnie z przewidywaniami. Wszystko to będzie przedmiotem ich następnych badań.
„Kolejnym krokiem do ustalenia tego nowego kandydata do ciemnej materii będzie lepsze zrozumienie interakcji gwiazd-d - kiedy przyciągają się i kiedy odpychają się nawzajem”, powiedział dr Bashkanov. „Prowadzimy nowe pomiary, aby utworzyć gwiazdy d w jądrze atomowym i sprawdzić, czy ich właściwości są inne niż w wolnej przestrzeni”.
