Valami az univerzumban több tömeget hoz létre, mint amennyit közvetlenül észlelni tudunk. Tudjuk, hogy ott van az anyagra gyakorolt gravitációs hatások miatt, amelyeket észlelhetünk; de nem tudjuk mi ez és honnan jött.
Ezt a láthatatlan tömeget “sötét anyagnak” nevezzük, és a fizikusok most azonosítottak egy részecskét, amely lehet.
A jelölt egy nemrégiben felfedezett szubatomi részecske, az úgynevezett d hexaquark. Az ősrobbanást követő ős sötétségben pedig összeállhattak a sötét anyag létrehozásában.
Közel egy évszázada a sötét anyag zavarba ejtette a csillagászokat. Első alkalommal a csillagok mozgásában mutatkozott meg hatása, ami arra utalt, hogy nagyobb tömeg van körülöttük, mint amennyit láthatunk.
Most láthatjuk a sötét anyag hatását más dinamikában – például gravitációs lencse során, amikor a fény elhajlik hatalmas tárgyak, például galaxishalmazok körül. És a galaktikus korongok forgása, amely túl gyors ahhoz, hogy a látszólagos tömegével magyarázható legyen.
Eddig kiderült, hogy a sötét anyag nem detektálható közvetlenül, mivel nem képes elnyelni, kibocsájtani vagy visszaverni bármilyen típusú elektromágneses sugárzást. De gravitációs hatása erős – olyan erős, hogy univerzumunk anyagának akár 85 százaléka is sötét anyag lehet.
A tudósok azonban szívesen megértenék a sötét anyag titkát. Ez nem csak azért van, mert nagyon kíváncsiak – kitalálni, mi a sötét anyag, sokat elárulhat arról, hogyan alakult univerzumunk és hogyan működik.
Ha a sötét anyag valójában nem létezik, az azt jelentené, hogy valami nincs rendben a részecskefizika standard modelljével, amelyet az univerzum leírására és megértésére használunk.
Az évek során több sötét anyagú jelöltet is előterjesztettek, de úgy tűnik, egyre közelebb vagyunk a válasz megtalálásához. A Hexaquark d – formálisabban, d (2380) – a színre lép.
“A sötét anyag eredete az univerzumban az egyik legnagyobb kérdés a tudományban, és még mindig nincs válasza” – magyarázta Daniel Watts atomfizikus az Egyesült Királyság York-i Egyeteméről.
'Első számításaink szerint a d kondenzátum új lehetséges jelölt a sötét anyagra. Ez az új eredmény különösen érdekes, mivel nem igényel új fogalmakat a fizika számára.
A kvarkok olyan alapvető részecskék, amelyek általában három csoportban egyesülve protonokat és neutronokat alkotnak. Ezeket a három kvark részecskéket együttesen barionoknak nevezzük, és az univerzumban megfigyelt anyag nagy része ezekből áll. Barionos vagy. Mint a nap. Mind a bolygók, mind a csillagpor.
Amikor hat kvark egyesül, létrehoz egyfajta részecskét, amelyet dibarionnak vagy hexakvarknak neveznek. Valójában egyáltalán nem láttunk közülük sokat. A 2014-ben leírt Hexaquark d volt az első nem triviális felfedezés.
A Hexaquarks d annyiban érdekes, hogy bozonok, a Bose-Einstein statisztikának engedelmeskedő részecskefajták, amelyek a részecske viselkedésének leírására szolgálnak. Ebben az esetben ez azt jelenti, hogy a d hexaquarkok összegyűjtése úgynevezett Bose-Einstein kondenzátumot képezhet.
Az anyag ötödik állapotaként is ismert, ezek a kondenzátumok akkor képződnek, amikor egy kis sűrűségű bozongáz az abszolút nulla fölé hűl. Ebben a szakaszban a gáz atomjai a szabályos ringatásukból teljesen álló állapotba mennek át – a lehető legkisebb kvantumállapotba.
Ha a korai világegyetemben egy ilyen d-hexaquark-gáz volt mindenütt, amikor lehűlt az ősrobbanás után, akkor a csapat modellezése szerint Bose-Einstein kondenzátumokat hozhat létre. És ezek a kondenzátumok lehetnek azok, amelyeket most sötét anyagnak hívunk.
Nyilvánvaló, hogy ez mind nagyon elméleti, de minél több sötét anyag jelöltet találunk – és megerősítünk vagy kizárunk -, annál közelebb vagyunk ahhoz, hogy meghatározzuk, mi is a sötét anyag.
Tehát itt még nagyon sok a munka. A csapat azt tervezi, hogy d hexaquarkot talál az űrben, és tanulmányozza őket. Azt is tervezik, hogy több munkát végeznek a hexaquarkokkal a laboratóriumban.
“A sötét anyagra vonatkozó új jelölt létrehozásának következő lépése annak mélyebb megértése lesz, hogy miként hatnak egymásra a hexaquarkok – mikor vonzzák és mikor taszítják egymást” – mondta Mihail Bashkanov, a York Egyetem fizikusa.
“Új méréseket hajtunk végre annak érdekében, hogy hexaquarkokat hozzunk létre egy atommag belsejében, és megvizsgáljuk, hogy tulajdonságaik eltérnek-e a szabad térben való tartózkodástól.”
A tanulmány a Physics G: Nuclear Physics and Particle Physics folyóiratban jelent meg.
