Něco ve vesmíru vytváří více hmoty, než můžeme přímo detekovat. Víme, že je tam kvůli gravitačním účinkům na hmotu, které můžeme detekovat; ale nevíme, co to je a odkud pochází.
Tuto neviditelnou hmotu nazýváme „temná hmota“ a fyzici právě identifikovali částici, která by to mohla být.
Kandidátem je nedávno objevená subatomární částice zvaná d hexakvarek. A v prvotní temnotě, která následovala po Velkém třesku, se mohli spojit a vytvořit temnou hmotu.
Téměř jedno století temná hmota zmatila astronomy. Poprvé byl jeho vliv viděn v pohybech hvězd, což naznačovalo, že kolem nich je více hmoty, než jsme viděli.
Nyní můžeme vidět vliv temné hmoty v jiné dynamice – například během gravitačních čoček, kdy se světlo ohýbá kolem hmotných objektů, jako jsou kupy galaxií. A rotace galaktických disků, která je příliš rychlá na to, aby se to dalo vysvětlit její zjevnou hmotou.
Doposud se ukázalo, že temnou hmotu nelze detekovat přímo, protože neabsorbuje, nevyzařuje ani neodráží elektromagnetické záření jakéhokoli typu. Jeho gravitační účinek je však silný – tak silný, že až 85 procent hmoty v našem vesmíru může být temná hmota.
Vědci by však rádi pochopili tajemství temné hmoty. Není to jen proto, že jsou velmi zvědaví – zjištění, co je temná hmota, nám může hodně říci o tom, jak byl náš vesmír vytvořen a jak funguje.
Pokud temná hmota ve skutečnosti neexistuje, znamenalo by to, že se standardním modelem částicové fyziky, který používáme k popisu a porozumění vesmíru, něco není v pořádku.
V průběhu let bylo předloženo několik kandidátů na temnou hmotu, ale zdá se, že se přibližujeme k nalezení odpovědi. Hexaquark d – formálněji, d (2380) – vstupuje na scénu.
„Původ temné hmoty ve vesmíru je jednou z největších otázek vědy a stále nemá žádnou odpověď,“ vysvětlil jaderný fyzik Daniel Watts z University of York ve Velké Británii.
“Naše první výpočty ukazují, že kondenzáty d jsou novým možným kandidátem na temnou hmotu.” Tento nový výsledek je obzvláště zajímavý, protože nevyžaduje koncepty nové ve fyzice. “
Kvarky jsou základní částice, které se obvykle spojují ve skupinách po třech a vytvářejí protony a neutrony. Společně se tyto tříkvarkové částice nazývají baryony a většina z pozorované hmoty ve vesmíru se z nich skládá. Jsi baryonský. Jako slunce. Planety i hvězdný prach.
Když se spojí šest kvarků, vytvoří se typ částice zvaný dibaryon nebo hexakvarek. Ve skutečnosti jsme je vůbec neviděli. Hexaquark d, popsaný v roce 2014, byl prvním netriviálním objevem.
Hexaquarks d jsou zajímavé, protože jsou to bosony, typ částic, které se řídí Bose-Einsteinovou statistikou, základ pro popis chování částic. V tomto případě to znamená, že soubor hexakvarků d může tvořit něco, co se nazývá Bose-Einsteinův kondenzát.
Tyto kondenzáty, známé také jako pátý stav hmoty, se tvoří, když se bosonový plyn s nízkou hustotou ochladí těsně nad absolutní nulu. V této fázi přecházejí atomy v plynu z jejich pravidelného kývání do zcela stacionárního stavu – minimálního možného kvantového stavu.
Pokud by na počátku vesmíru byl takový plyn d hexakvarků všude, když se po Velkém třesku ochladil, pak by se podle modelování týmu mohl spojit a vytvořit Bose-Einsteinovy kondenzáty. A tyto kondenzáty by mohly být tím, čemu dnes říkáme temná hmota.
Je zřejmé, že je to všechno vysoce teoretické, ale čím více kandidátů na temnou hmotu najdeme – a potvrdíme nebo vyloučíme -, tím blíže budeme definovat, co je temná hmota.
Tady je tedy ještě spousta práce. Tým plánuje najít d hexakvarky ve vesmíru a studovat je. Rovněž plánují více práce na hexakvarcích v laboratoři.
„Dalším krokem k vytvoření tohoto nového kandidáta na temnou hmotu bude hlubší pochopení toho, jak hexakvarky interagují – kdy se přitahují a kdy se navzájem odpuzují,“ uvedl fyzik z York University Michail Bashkanov.
„Provádíme nová měření, abychom vytvořili hexakvarky uvnitř atomového jádra a zjistili, zda se jejich vlastnosti liší od těch, které jsou ve volném prostoru.“
Studie byla publikována v časopise Physics G: Nuclear Physics and Particle Physics.
