Materia întunecată reprezintă unul dintre cele mai fascinante mistere ale fizicii moderne. Din ce anume este compusă? Nu cu mult în urmă un grup de cercetători a propus o idee interesantă: materia întunecată ar putea fi formată din atomi „întunecaţi” care ar putea avea o chimie asemănătoare cu cea a materiei din care suntem făcuţi noi şi ar putea constitui un fel de lume „paralelă” cu a noastră.


Materia întunecată reprezintă o formă de materie pe care încă nu o cunoaştem, dar ale cărei efecte gravitaţionale la nivelul galaxiei le putem măsura. Stelele de la periferia galaxiei noastre, de exemplu, au o viteză mult mai mare decât cea care ar fi explicată de doar prezenţa materiei cunoscute – motiv pentru care fizicienii au introdus ideea existenţei unei noi forme de materie – materia „întunecată”.

De mulţi ani cercetătorii încearcă să descopere din ce anume este compusă această materie întunecată: se bănuieşte că ar fi alcătuită din noi tipuri de particule, care sunt „vânate” atât la acceleratoarele de particule precum LHC de la CERN, Geneva, cât şi în laboratoarele subterane.

Până în prezent însă nu au fost descoperite semnale clare generate de eventuale particule ale materiei întunecate.

Iată însă că un grup de cercetători (coordonat de Andrey Katz de la Universitatea Harvard) a propus o nouă idee (publicată în Physical Review Letters): materia întunecată ar putea avea o structură complexă, la care să contribuie, pe lângă noile particule căutate la LHC şi în laboratoarele subterane, atomii „întunecaţi”.

Aceşti atomi „întunecaţi” ar trebui să fie alcătuiţi din protoni  „întunecaţi” şi electroni „întunecaţi” care formează aceşti atomi, datorită unei forţe asemănătoare cu cea electromagnetică, ce stă la baza formării atomilor pe care îi cunoaştem, în care însă mediatorul de forţă nu este obişnuitul foton, ci un fel de „foton întunecat” – deci un nou tip de forţă.

Atomii de materie întunecată ar putea forma structuri chimice complexe, generând molecule şi chiar „lumi întunecate”,  care ar există în paralel cu lumea noastră.

Inclusiv în galaxia noastră ar putea exista o structură de materie întunecată, un disc galactic, mai mare ca cel al materiei normale, care conţine materie întunecată. Galaxia noastră ar fi deci formată din două discuri: unul de materie normală, cu stele, planete şi alte structuri pe care le vedem, şi un alt disc de materie întunecată care ar putea la rândul ei genera structuri complexe. În pus, există un halou sferic de materie întunecată diferită, care ar putea fi alcătuit din particulele care sunt căutate la LHC sau în laboratoarele subterane.


Cum am putea detecta aceşti atomi întunecaţi?


Pe de o parte efectele gravitaţionale exercitate de discul galactic al materiei întunecate ar putea fi măsurate în viitorul apropiat cu observatorul spaţial Gaia al Agenţiei Spaţiale Europene (ESA), care are obiectivul de a măsura circa un miliard de stele din galaxie.

Pe de altă parte, întrucât această nouă formă de materie întunecată ar trebui să fie mult mai lentă decât materia normală, ar putea să fie captată de Terra sau Soare. Anihilarea atomilor de materie întunecată cu antimaterie întunecată în Soare ar putea genera fluxuri de neutrini care pot fi măsuraţi de către IceCube Neutrino Observatory la Polul Sud.

Dacă există particule şi antiparticule de materie întunecată, precum electroni şi protoni întunecaţi, şi anti-electroni şi anti-protoni întunecaţi, aceştia se pot anihila, generând fotoni cu energii mari, pe care telescoapele noastre i-ar putea observa.

Materia întunecată ar putea deci avea o structură extrem de complexă care ar putea fi descrisă de un echivalent „întunecat” al actualului model standard al fizicii particulelor elementare.

În această situaţie ar putea exista structuri complexe de materie întunecată pe care nu le putem vedea. Un fel de lume paralelă cu a noastră. Ne-am putea inclusiv imagina creaturi formate din materie întunecată care, la rândul lor, gândesc la materia obişnuită (pentru noi) ca la o materie stranie, invizibilă.