Uważa się, że słabo oddziałujące masywne cząstki (WIMP) dominują ciemną materię i podejmowane są ogromne wysiłki w celu ich wykrycia. WIMP są zatem niezwykle trudne do wykrycia, jeśli istnieją, to znaczy.
Jednak niektórzy fizycy nie są tak pewni, że WIMP są kluczem do poszukiwania ciemnej materii. W nowym badaniu dwóch amerykańskich naukowców ponownie otworzyło debatę na temat ciemnej materii, sugerując, że większość z nich może się składać cięższe, silnie oddziałujące cząsteczkilub ewentualnie mniejszy, jeszcze bardziej cząstki słabo oddziałujące niż teoria WIMP. Fizycy posuwają się nawet do sugestii, że Wszechświat będzie jeszcze bardziej interesującym miejscem, w którym dominuje ciemna materia bez WIMP…
“Niewiele wiemy o ciemnej materii, ponieważ nie możemy jej zmierzyć bezpośrednio”- powiedział Jonathan Feng, fizyk z University of California, Irvine. „Ale są teorie i modele. WIMP są atrakcyjne, ponieważ pojawiają się w wielu popularnych teoriach nowych cząstek i interakcji. Ale co jeśli istnieją inne dobrze umotywowane możliwości ciemnej materii poza WIMP?”
Feng, ze współautorem Jasonem Kumarem, opublikował artykuł w Listy z przeglądu fizycznego nazywa "Cząstki ciemnej materii bez mas o słabej skali lub słabych interakcji, ”A wyniki podważają zasadność skupienia się na WIMP jako głównym składniku ciemnej materii, który, jak się uważa, stanowi większość masy we Wszechświecie. Problem z ciemną materią, jak stwierdził Feng, polega na tym, że nie możemy jej bezpośrednio zmierzyć (obserwować) i dlatego nie mamy pojęcia, czym ona jest. Wiemy, że tam jest, ruch galaktyk i gromad galaktycznych wskazuje na wpływ grawitacyjny coś inne niż to, co widzimy (tj. materia świecąca), ale ciemna materia nie wchodzi w interakcję za pomocą siły elektromagnetycznej, co czyni ją szczególnie trudną do zbadania.
Istnieją mocne teoretyczne powody, by sądzić, że WIMP są w centrum badań ciemnej materii, ale Feng i Kumar opracowali modele, które sugerują inne słabo i silnie oddziałujące cząstki mogą wyjaśnić niektóre zjawiska, które obserwujemy.
“WIMP są bardzo specyficznym przykładem ciemnej materii, ale istnieje szersza klasa cząstek, ”Dodał Feng. „Odkryliśmy, że niektóre modele przewidywały również odpowiednią ilość ciemnej materii dla wszechświata, ale z ciemną materią, która oddziaływała znacznie silniej lub słabiej niż WIMP. Zastanawiamy się, czy prawie wyłączna uwaga dla WIMP jest naprawdę uzasadniona.”
Rzeczywiście, wiele uwagi skupia się na teorii WIMP, co jeśli badacze ciemnej materii są oczerniani przez jedną teorię ze szkodą dla bardziej subtelnych wyjaśnień? Jednym z podniesionych kluczowych punktów jest to, że istnieją mocne dowody potwierdzające kandydatów do ciemnej materii o masie około 1 GeV. Odkrycie to pochodzi z projektu DAMA (Dark Matter) w Gran Sasso National Laboratories, Włochy, który bada sygnał z możliwych interakcji ciemnej materii w halo galaktycznym. WIMPS są znacznie większe, o masie 100 GeV. Czy ten sygnał może pochodzić od znacznie lżejszego słabo oddziałującego kandydata na ciemną materię?
Istnieją również sugestie z innych badań, że silnie oddziałujące cząstki cały czas unicestwiają się, generując fotony o wysokiej energii, które można zaobserwować w całym Wszechświecie. Chociaż jest to teoria, Feng jest optymistycznie nastawiony do eksperymentów z fotonami energetycznymi.
Ponowna analiza dominacji WIMP nad ciemną materią stwarza jednak kilka interesujących scenariuszy dla Wszechświata. Biorąc pod uwagę ciemną materię bez WIMP, zaczynają się tworzyć raczej dość egzotyczne wyjaśnienia.
“Istnieją teorie, że za naszym światem jest cień. To świat lustrzany, który jest podobny do naszego, ale nie wchodzi w interakcje z naszym,Powiedział Feng. „W przypadku ciemnej materii WIMP ta możliwość jest znikoma.”
“Ciemna materia bez WIMP wymaga nowych sił, o których tak naprawdę niewiele wiemy. Jeśli mógłbyś mieć dowody tego rodzaju ciemnej materii, może to być wskazówka, że ten świat cieni istnieje.”
ZA świat cieni może zabrzmieć trochę ekscentrycznie, ale jest również zbudowany z realnych teorii, tak jak ogólnie przyjęta teoria WIMP. To nowe badanie z pewnością przypomina, że ciemna materia jest nieznaną ilością, a badacze powinni być otwarci na inne cząsteczki i nie tylko WIMPS…
Publikacja: Listy z przeglądu fizycznego
Źródło: Physorg.com
