היינו יכולים לגלות כבר חומר אפל?
זו השאלה שהועלתה במאמר חדש שפורסם ב -12 בפברואר בכתב העת לפיזיקה ז '. המחברים התארו כיצד עשוי חומר עשוי להיות עשוי מחלקיק המכונה הקסווארק d * (2380), אשר התגלה ככל הנראה בשנת 2014.
חומר אפל, המפעיל משיכה כבידתית אך אינו פולט אור, אינו דבר שאיש נגע בו או ראה אותו מעולם. אנחנו לא יודעים ממה זה עשוי, ואינספור חיפושים אחר הדברים עלו ריקים. אך רוב מוחץ של פיזיקאים משוכנעים שהוא קיים. העדויות מטויחות בכל רחבי היקום: אשכולות כוכבים מסתובבים הרבה יותר מהר מכפי שצריך, עיוותי אור מסתוריים בשמי הלילה, ואפילו חורים שנקבצו בגלקסיה שלנו על ידי גורם השפעה בלתי נראה ומצביעים על משהו שיש שם - מה שמרכיב את רוב של מסת היקום - שאנחנו עדיין לא מבינים.
התיאוריות הנחקרות ביותר בנושא חומר אפל כוללות כיתות שלמות של חלקיקים שלא נראו מעולם מחוץ למודל הפיזיקלי הסטנדרטי, התיאוריה השלטת המתארת חלקיקים תת אטומיים. רוב אלה משתלבים באחת משתי קטגוריות: הצירים הקלים וה- WIMPs המשקל הכבד, או חלקיקים מאסיביים חלשים. ישנן תיאוריות אחרות, אקזוטיות יותר, הכוללות מינים של נויטרנוס שטרם נתגלו או מעמד תיאורטי של חורים שחורים מיקרוסקופיים. אך לעיתים רחוקות מישהו מציע שחומר אפל עשוי ממשהו שאנחנו כבר יודעים שקיים.
מיכאיל בשקנוב ודניאל ווטס, פיזיקאים מאוניברסיטת יורק באנגליה, שברו את התבנית הזו, וטענו שההקסווארק d * (2380), או "הכוכב", יכול להסביר את כל החומר החסר.
הקווארקים הם חלקיקים פיזיים בסיסיים במודל הסטנדרטי. שלושה מהם קשורים זה לזה (באמצעות חלקיקים המכונים גלואונים) יכולים ליצור פרוטון או נויטרון, אבני הבניין של האטומים. סדר אותם בדרכים אחרות ותקבל חלקיקים שונים ואקזוטיים יותר. הכוכב d הוא חלקיק טעון לחיוב, בן שישה קווארקים, שלדעת החוקרים היה קיים במשך רסיס של שנייה במהלך ניסוי בשנת 2014 במרכז המחקר הגרמני Jülich. מכיוון שזה היה כל כך חולף, הגילוי של כוכבי d לא אושר באופן מוחלט.
כוכבי d בודדים לא יכלו להסביר חומר אפל מכיוון שהם לא מחזיקים מעמד זמן רב לפני שהם מתרקבים. עם זאת, בשקנוב אמר ל- Live Science, בתחילת ההיסטוריה של היקום, יתכן והחלקיקים התכווצו זה לזה באופן שהיה מונע מהם להתפרק.
תרחיש זה מתרחש עם נויטרונים. הוצא נויטרון מגרעין, והוא מהר מאוד מתפרק, אך ערבב אותו עם נויטרונים ופרוטונים אחרים בתוך הגרעין, והוא הופך ליציב, אמר בשקנוב.
בששאנוב אמרו כי "משושים משמעו מתנהגים בדיוק באותו אופן."
בשקנוב ווטס תיאורטי כי קבוצות של כוכבים יכולים ליצור חומרים המכונים עיבוי Bose-Einstein, או BECs. בניסויים קוונטיים, נוצרים BEC כאשר הטמפרטורות יורדות כל כך נמוכות עד שהאטומים מתחילים לחפוף ולהשתלב זה בזה, קצת כמו הפרוטונים והנויטרונים שבתוך האטומים. זהו מצב של חומר שונה מחומר מוצק.
בתחילת ההיסטוריה של היקום, אותם BEC היו תופסים אלקטרונים חופשיים ויוצרים חומר טעון ניטרלי. פיזיולוגים טעונים באופן נייטרלי BEC, כך כתבו הפיזיקאים, יתנהג הרבה כמו חומר אפל: בלתי נראה, מחליק דרך חומר זוהר מבלי להתנגש בו בצורה ניכרת, ובכל זאת מפעיל משיכה כבידה משמעותית על היקום שמסביב.
הסיבה לכך שאתה לא נופל דרך כיסא כשאתה יושב עליו היא שהאלקטרונים של הכיסא נדחפים אל האלקטרונים של הצד האחורי שלך, ויוצרים מחסום של מטענים חשמליים שליליים שמסרבים לחצות שבילים. בתנאים הנכונים, אמר בשקנוב, ל- BEC העשויות משושים עם אלקטרונים לכודים אין מחסומים כאלה, והם יחליקו דרך סוגים אחרים של חומר כמו רוחות רפאים ניטרליות לחלוטין.
יתכן כי BECs אלה נוצרו זמן קצר לאחר המפץ הגדול, כאשר החלל עבר מים של פלזמה קווק-גלון לוהטת ללא חלקיקים אטומיים מובחנים לעידן המודרני שלנו עם חלקיקים כמו פרוטונים, נויטרונים ובני דודים שלהם. ברגע בו נוצרו החלקיקים האטומיים הבסיסיים, התנאים היו מושלמים ל- BECs של Hexaquark כדי לזרום מפלסמת הקווארק-גלון.
"לפני המעבר הזה הטמפרטורה גבוהה מדי. אחריה הצפיפות נמוכה מדי", אמר בשקנוב.
בתקופת מעבר זו הקווארקים יכלו להקפיא לחלקיקים רגילים, כמו פרוטונים ונויטרונים, או לתוך ה- BECs המשושה שהיום עשויים להמציא חומר אפל, אמר בשאנוב. אם חוקרי ה- BEC המשושים הללו נמצאים שם, כתבו החוקרים, ייתכן שנוכל לזהות אותם. אף על פי ש- BEC הם בעלי חיים ארוכים למדי, הם יתפרקו מדי פעם סביב כדור הארץ. וריקבון זה יופיע כחתימה מסוימת בגלאים שנועדו לאתר קרניים קוסמיות, ונראה כאילו הוא בא מכל כיוון בבת אחת כאילו המקור מילא את כל החלל.
השלב הבא, כתבו, הוא לחפש חתימה זו.
