Od 60. let 20. století astronomové teoretizovali, že veškerá viditelná hmota ve vesmíru (neboli baryonická nebo „světelná hmota) tvoří jen malý zlomek toho, co tam skutečně je. Aby fungovala převládající a časem prověřená teorie gravitace (jak je definována v Obecná teorie relativity ), vědci museli předpokládat, že zhruba 85 % hmoty ve vesmíru tvoří „temná hmota“.
Navzdory mnoha desetiletím studia vědci dosud nenašli žádný přímý důkaz temné hmoty a základní částice a její původ zůstává záhadou. Nicméně tým fyziků z University of York ve Velké Británii navrhl novou kandidátskou částici, která byla teprve nedávno objevena. Známý jako d-hvězdný hexakvark Tato částice mohla vytvořit „temnou hmotu“ ve vesmíru během velkého třesku.
Odpovědný tým se skládal z Dr. Michaila Bashkanova a profesora Daniela Wattse z katedry fyziky na University of York. Ve studii, která byla nedávno zveřejněna v Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics , pár vypočítal vlastnosti hexakvarků d-star jako potenciálního nového kandidáta na temnou hmotu.
Vědci vědí, že temná hmota existuje kvůli její interakci prostřednictvím gravitace s viditelnou hmotou, jako jsou hvězdy a planety. Kredit: University of York
Hexakvark je příkladem a Bose-Einsteinův kondenzát , speciální „páté skupenství hmoty“, které se typicky tvoří, když se nízké hustoty bosonových částic ochladí téměř k absolutní nule. Skládají se ze šesti kvarků, které se obvykle spojují ve třech, aby vytvořily protony a neutrony, aby vytvořily bosonovou částici. To znamená, že přítomnost více d-hvězd může vést ke kombinacím, které budou produkovat věci jiné než protony a neutrony.
Po celá léta byla existence hexakvarků d-star pouze teoretická až do experimentů provedených v roce 2011 (a oznámeno v roce 2014 ) indikovala možnou detekci částice. Detekce probíhala při energetické úrovni 2380 MeV a trvala pouze zlomek sekundy (10?23sekundy). Výzkumná skupina v Yorku naznačuje, že se jedná o podobné podmínky, jaké by byly krátce po velkém třesku.
V této době se odvážili mnoho d-hvězdných hexakvarků seskupit, když se vesmír ochlazoval a expandoval, aby vytvořil „pátý stav hmoty“. Jak řekl profesor Watts na nedávné univerzitě v Yorku tisková zpráva :
„Původ temné hmoty ve vesmíru je jednou z největších vědeckých otázek, která až dosud zakrývala prázdnotu. Naše první výpočty naznačují, že kondenzáty d-hvězd jsou možným novým kandidátem na temnou hmotu a tato nová možnost se zdá být hodná dalšího, podrobnějšího zkoumání. Výsledek je obzvláště vzrušující, protože nevyžaduje žádné nové pojmy ve fyzice.“
Umělcova představa dvou baryonů, každý složený ze tří kvarků, které se spojí a vytvoří hexakvark. Kredit: University of Edinburgh
Jejich výsledky v podstatě naznačovaly, že v prvních okamžicích po Velkém třesku, když se vesmír pomalu ochlazoval, mohly spolu s baryonovou hmotou vzniknout stabilní d*(2830) hexakvarky. A co víc, jejich výsledky naznačují, že rychlost produkce této částice by byla dostatečná k tomu, aby odpovídala 85 % hmoty vesmíru, o níž se věří, že je temná hmota.
Vědci nyní plánují spolupracovat s vědci v Německu a USA, aby otestovali jejich teorii a hledali d-star hexakvarky ve vesmíru. Už mají na mysli některé možné astronomické podpisy, které představili ve své nedávné studii. Kromě toho doufají, že vytvoří tyto subatomární částice v laboratorním prostředí, aby zjistili, zda se chovají podle předpovědi. To vše bude předmětem jejich dalšího studia.
'Dalším krokem k vytvoření tohoto nového kandidáta na temnou hmotu bude získání lepšího pochopení toho, jak d-hvězdy interagují - kdy se přitahují a kdy se odpuzují,' řekl Dr. Bashkanov. 'Provádíme nová měření s cílem vytvořit d-hvězdy uvnitř atomového jádra a zjistit, zda se jejich vlastnosti liší od těch, když jsou ve volném prostoru.'
Další čtení: University of York , Journal of Physics G