Tamsiosios bei matomos materijos atsiradimas

Primary tabs

Iš tikslių kosmologinių stebėjimų žinoma, kad apie 4,6 % energijos Visatoje sudaryta iš barionų (normalių atomų), ir apie 23 % sudaro tamsioji medžiaga. Likusi dalis, 72 %, lieka, taip vadinamai, tamsiąjai energijai. Mokslininkai taip pat žino, kad įprasta barioninė medžiaga, kuri yra teigiamo krūvio, matomojoje Visatoje yra medžiagos būsenoje, o ne antimedžiagos būsenoje su neigiamu krūviu. Tačiau vis dar neaišku, kodėl egzistuoja toks pasiskirstymas. Neseniai fizikai pasiūlė mechanizmą, kuris leistų vienu metu atsirasti stebimai barionų antisimetrijai bei nustatytam tamsiosios medžiagos tankiui Visatoje.

Mokslininkų grupė iš Jungtinių Amerikos Valstijų bei Kanados atspausdino straipsnį Physical Review Letters žurnale su nauja idėja, aiškinančia barionų antisimetriją bei tamsiosios medžiagos tankį Visatoje. Jie pabandė vienu metu išspręsti dvi teorinės fizikos problemas. Kodėl mes turime tik atomus, bet neturime antiatomų? Šis klausimas vargina fizikus nuo Paul Dirac laikų, kai jis pasiūlė antimedžiagos sąvoką 1928 metais. Antimedžiaga pirmą kartą buvo atrasta 1932 metais. Kitas klausimas – kas yra tamsioji medžiaga. Kalbos apie ją prasidėjo, kai Fritz Zwicky pastebėjo trūkstamą masę Berenikės Garbanų spiečiuje 1933 metais. Šios medžiagos kilmė vis dar lieka paslaptimi. Mokslininkų pasiūlytas mechanizmas sujungia atomų ir tamsiosios medžiagos formavimąsi, kuris aiškinamas naujos X dalelės bei jos antidalelės susikūrimu ankstyvojoje Visatoje. Šios dalelės gali jungtis su kvarkais, kurie yra pagrindinės barioninės medžiagos dalys, bei „nematomomis“ dalelėmis (taip vadinamomis, nes jos silpnai sąveikauja su įprasta medžiaga). Pagal siūlomą scenarijų X dalelės atsiranda iš karto po infliacinio Visatos periodo, pirmosiomis Didžiojo sprogimo akimirkomis. Vėliau naujosios dalelės suyra su tam tikra tikimybe į matomus ir „nematomus“ barionus. X dalelė su didesne tikimybe suyra į neutronus nei į antineutronus, o X antidalelė – su didesne tikimybe į nematomas antidaleles nei į atitinkamas daleles. Tokiame modelyje kvarkai būtų barioninė medžiaga, kuri sudaro viską, ką mes matome. Nematomi antibarionai atitiktų tamsiąją medžiagą. Šiame in-jan procese teigiamai įelektrintų barionų skaičius yra balanse su neigiamai įelektrintų tamsiosios medžiagos barionų skaičiumi.

„Matomosios ir tamsiosios medžiagų energijų tankiai yra labai panašūs – skiriasi penkiais kartais“, - sakė vienas mokslininkų. „Daugelyje dabartinių teorijų procesai, kuriantys matomą ir tamsiąją medžiagas, yra nesusiję, vykstantys skirtingose epochose ir juos lemia visiškai skirtinga fizika. Todėl skirtumas penkiais kartais gali atrodyti kaip labai didelis sutapimas. Iš kitos pusės tai gali būti jungtis, rodanti, kad abi medžiagos turi bendrą prigimtį. Manau, kad tai yra pagrindinė priežastis, leidžianti rimtai pažvelgti į šį matomą ir tamsiąją medžiagas jungiantį modelį.“

Fizikai spėja, kad šis medžiagos formavimosi mechanizmas gali leisti visai kitaip pažvelgti į tamsiąją medžiagą ir pasiūlyti kitokius šios medžiagos paieškos būdus. Tamsioji medžiaga turėtų palikti pėdsaką, kurį būtų galima pamatyti. Naujoji teorija aiškina, kad tamsiosios medžiagos antidalelė gali susidurti su įprasta atomine dalele. Susidūrimo metu būtų išspinduliuotas didelis energijos kiekis. Nors tai ir labai retas įvykis, bet yra tikimybė jį užregistruoti, ieškant protonų suirimo.

Grupė planuoja smulkiau išnagrinėti tamsiosios medžiagos registravimo galimybes nukleonų suirimo eksperimentuose. Kartu tai yra viena pagrindinių naujos teorijos ypatybių bei nauji horizontai eksperimentiškai ieškant tamsiosios medžiagos. Tamsiosios medžiagos suirimo pėdsakus būtų galima pamatyti ir astrofizikiniuose objektuose bei, galbūt, dalelių greitintuvuose, tačiau tai jau planuojamuose mokslininkų grupės ateities darbuose.

Facebook komentarai: