Νέα θεωρία για την προέλευση της Σκοτεινής Ύλης

Posted on 20/10/2020

0


Σύμφωνα με τη νέα θεωρία τα σωματίδια σκοτεινής ύλης σχηματίζονται στις πρώτες στιγμές της δημιουργίας του Σύμπαντος και έχουν μεγάλες μάζες της τάξης των TeV (1012eV) έως PeV(1015eV).

Η νέα θεωρία των φυσικών Michael J. Baker, Joachim Kopp, και Andrew J. Long δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters και περιγράφει το πως οι διαστελλόμενες φυσαλίδες εξαιτίας της μετατροπής φάσης στο αρχέγονο σύμπαν μπορεί να είναι το κλειδί για την κατανόηση της σκοτεινής ύλης. Ο προτεινόμενος μηχανισμός λαμβάνει χώρα σε μια κοσμολογική μετατροπή φάσης.

Τέτοιες μετατροπές φάσης συνέβησαν στις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης και παρομοιάζονται με τις φυσαλίδες αερίου που σχηματίζονται στο εσωτερικό του νερού κατά την διάρκεια του βρασμού.

Σύμφωνα με τη νέα μελέτη μόνο σωματίδια σκοτεινής ύλης με μάζες μεγαλύτερες από κάποιο όριο επιβιώνουν σ’ αυτές τις φυσαλίδες γιατί παύουν να βρίσκονται σε ισορροπία, ενώ τα σωματίδια χαμηλότερης μάζας που απομένουν έξω από αυτές εξαϋλώνονται γρήγορα στο θερμικό λουτρό. Οι φυσαλίδες διαστέλλονται και συγχωνεύονται έως ότου η μετατροπή φάσης επικρατήσει σε ολόκληρο το σύμπαν. Από την όλη διαδικασία επιβιώνουν μόνο τα σωματίδια που εισήλθαν στις φυσαλίδες και συνιστούν την σκοτεινή ύλη που «παρατηρείται» σήμερα στο σύμπαν.

Αν και πολλά πειράματα ψάχνουν για σωματίδια σκοτεινής ύλης, συνήθως ψάχνουν τα επονομαζόμενα WIMPs(=Weakly Interacting Massive Particles), κανένα μέχρι σήμερα δεν είχε επιτυχία, κάτι που παρακινεί τους θεωρητικούς να σκέφτονται τολμηρά, πέρα από τα καθιερωμένα.

Το ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της νέας ιδέας των ερευνητών Baker, Kopp και Long είναι ότι δουλεύει για σωματίδια σκοτεινής ύλης τα οποία έχουν πολύ μεγαλύτερη μάζα από τους περισσότερους μέχρι σήμερα υποψήφιους, όπως π.χ. τα WIMPs, που αναζητούσαν (και αναζητούν) τα πειράματα. Προτρέπουν έτσι τους πειραματικούς φυσικούς να αναζητήσουν σωματίδια σκοτεινής ύλης με πολύ μεγαλύτερες μάζες.

To υπόγειο εργαστήριο φυσικής στο Stawell της Αυστραλίας που βρίσκεται υπό κατασκευή, ένα χιλιόμετρο κάτω από το έδαφος σε ένα εγκαταλελειμμένο ορυχείο χρυσού, προορίζεται και για την αναζήτηση σκοτεινής ύλης.  Δεδομένου ότι η παραπάνω θεωρητική εργασία υλοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, επίσης στην Αυστραλία, είναι σίγουρο πως θα δοκιμάσει την ανίχνευση πιθανών σωματιδίων σκοτεινής ύλης με μεγαλύτερο εύρος μαζών.

πηγές:
1. New theory on the origin of Dark Matter
2. Filtered Dark Matter at a First Order Phase Transition

Click to access 1912.02830.pdf