Wiemy, że ciemna materia istnieje. Co więcej, naukowcy byliby zmuszeni wyjaśnić, co tłumaczy efekty grawitacyjne, które rutynowo widzą podczas pracy w kosmosie.
Przez dziesięciolecia naukowcy starali się udowodnić swoje istnienie, rozbijając protony w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Niestety wysiłki te nie dostarczyły żadnych konkretnych dowodów.
Dlatego nadszedł czas, aby przemyśleć ciemną materię. A fizycy David M. Jacobs, Glenn D. Starkman i Bryan Lynn z Case Western Reserve University mają teorię, która to robi, nawet jeśli brzmi to trochę dziwnie.
W swoich nowych badaniach dowodzą, że zamiast ciemnej materii składającej się z cząstek elementarnych, które są niewidoczne i nie emitują ani nie pochłaniają światła i promieniowania elektromagnetycznego, przyjmuje postać kawałków materii różniących się znacznie pod względem masy i wielkości.
W tej chwili istnieje wielu wiodących kandydatów na to, czym może być ciemna materia, od słabo oddziaływujących masywnych cząstek (zwanych WIMP) po osie. Ci kandydaci są atrakcyjni, szczególnie WIMP, ponieważ istnienie takich cząstek może pomóc potwierdzić teorię supersymetrii - co z kolei może pomóc w wypracowaniu działającej teorii wszystkiego (ToE).
Jednak do tej pory nie uzyskano żadnych dowodów, które ostatecznie potwierdzałyby istnienie któregokolwiek z nich. Ta niewidzialna masa nie tylko jest niezbędna do działania ogólnej teorii względności, ale wydaje się, że treść pozostaje niewidoczna dla wykrycia.
Według Jacobsa, Starkmana i Lynna może to wskazywać, że ciemna materia istnieje w sferze normalnej materii. W szczególności rozważają możliwość, że ciemna materia składa się z obiektów makroskopowych - które nazywają „Makrami” - które można scharakteryzować odpowiednio w gramach i centymetrach kwadratowych.
Makra są nie tylko znacznie większe niż WIMPS i osi, ale potencjalnie mogą być złożone z cząstek w standardowym modelu fizyki cząstek - takich jak kwarki i leptony z wczesnego wszechświata - zamiast wymagać nowej fizyki, aby wyjaśnić ich istnienie. WIMPS i osie pozostają potencjalnymi kandydatami do ciemnej materii, ale Jacobs i Starkman twierdzą, że istnieje powód, aby szukać gdzie indziej.
„Możliwość, że ciemna materia może być makroskopowa, a nawet wyłonić się z Modelu Standardowego, jest stara, ale ekscytująca”, powiedział Starkman do Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej. „Jest to najbardziej ekonomiczna możliwość, a wobec naszego dotychczasowego niepowodzenia w znalezieniu kandydatów na ciemną materię w naszych detektorach ciemnej materii lub uczynieniu ich w naszych akceleratorach, zasługuje ona na naszą uwagę.”
Po wyeliminowaniu większości zwykłej materii - w tym nieudanych Jowiszów, białych karłów, gwiazd neutronowych, gwiezdnych czarnych dziur, czarnych dziur w centrach galaktyk i neutrin o dużej masie - jako potencjalni kandydaci, fizycy skupili się na egzotykach.
Niemniej jednak materia, która znajdowała się gdzieś pomiędzy zwykłymi a egzotycznymi - krewnymi gwiazd neutronowych lub dużych jąder - pozostała na stole, powiedział Starkman. „Mówimy o krewnych, ponieważ prawdopodobnie mają znaczną domieszkę dziwnych kwarków, które powstają w akceleratorach i zwykle mają wyjątkowo krótkie życie”, powiedział.
Chociaż dziwne kwarki są bardzo niestabilne, Starkman wskazuje, że neutrony są również bardzo niestabilne. Ale w helu, związanym stabilnymi protonami, neutrony pozostają stabilne.
„Otwiera to możliwość, że we wczesnym wszechświecie powstała stabilna dziwna materia jądrowa, a ciemna materia jest niczym więcej niż kawałkami dziwnej materii jądrowej lub innych stanów związanych kwarków lub barionów, które same są zbudowane z kwarków” - powiedział Starkman.
Taka ciemna materia pasowałaby do Modelu Standardowego.
Jest to być może najbardziej atrakcyjny aspekt teorii Makra: pojęcie, że ciemna materia, od której zależy nasz kosmologiczny model Wszechświata, może zostać udowodniona bez potrzeby stosowania dodatkowych cząstek.
Mimo to idea, że wszechświat jest wypełniony masywną, niewidoczną masą, a nie niezliczonymi niewidzialnymi cząsteczkami, sprawia, że wszechświat wydaje się nieco dziwniejszy, prawda?
