Hexaquarc (reprezentare grafică)
Materia întunecată în univers „cântăreşte” mai mult decât materia obișnuită. Cercetătorii cred că materia întunecată este formată din particule încă nedescoperite. Recent însă a fost propusă o nouă idee: materia întunecată ar putea să fie alcătuită din quarcuri normale, la fel ca cele care formează protonii și neutronii, însă ar fi organizați într-un tip de structură diferit, imediat după Big Bang.
Nu mai este un mister faptul că oamenii de ştiinţă sunt convinşi că în univers există o materie invizibilă, denumită materie întunecată, care nu emite / reflectă lumină şi deci pe care nu o vedem, dar atracţia ei gravitaţională este cea care domină structurile din univers. Dacă măsurăm viteza stelelor de la periferia galaxiilor, inclusiv de la periferia galaxiei noastre, Calea Lactee, vedem că aceasta este mult mai mare decât ceea ce rezultă din calcule ţinând cont de atracţia gravitaţională exercitată de materia vizibilă. Concluzia este că în univers există o materie întunecată, pe care cercetătorii o caută de mulţi ani în cadrul unor proiecte de cercetare de la acceleratoarele de particule existente, unde încearcă să o genereze în coliziunile la energii extreme între fasciculele de particule, dar şi în laboratoare subterane, unde încearcă să măsoare interacţiuni ale particulelor de materie întunecată care ajung pe Pământ din univers cu ajutorul unor detectoare de particule extrem de sensibile.
Ce anume caută cercetătorii? Particule exotice – care nu fac parte din aşa-numita familie a particulelor din modelul standard, ci ar fi particule „dincolo” de modelul standard, adică particule precum cele supersimetrice, existenţa cărora fiind prevăzută în cadrul anumitor teorii.
La ora actuală însă nici urmă de aceste particule! Nu au fost descoperite nici la acceleratoare, nici în laboratoarele subterane. Misterul rămâne nerezolvat.
În acest context o idee ar fi că de fapt materia întunecată nu este compusă din particule din afara modelului standard, ci din cele care alcătuiesc modelul standard, organizate însă în alt mod. Această idee a fost propusă de doi cercetători de la University of York, Mikhail Bashkanov şi Daniel Watts, într-un articol publicat recent în revista Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics.
Quarcurile sunt particulele fundamentale. Trei quarcuri cuplate prin intermediul unor particule-forță numite gluoni pot forma un proton sau un neutron - particule prezente în nucleul atomilor. Aranjarea acestor quarcuri în structuri diferite duce la obţinerea unor particule mult mai exotice.
Cei doi cercetători arată că quarcurile care compun protonii şi neutronii, adică quarcurile up şi down, se pot organiza şi în structuri care conţin mai multe quarcuri decât conțin nucleonii. Dacă în fiecare proton şi neutron se găsesc trei quarcuri (2 de tip up şi unul de tip down - în proton; 2 de tip down şi unul de tip up - în neutron) există se pare particule – aşa-numite d-hexacuarcuri, compuse din şase quarcuri d*(2380) sau „D-star”, care conţin trei quarcuri up şi trei quarcuri down.
„D-star" are sarcină pozitivă. Cercetătorii cred că au identificat-o în 2014, particula având în perioadă de „viață” foarte scurtă; așa că detecția hexaquarcului d*(2380) nu a putut fi pe deplin confirmată.
Ei bine, cei doi cercetători susţin că imediat după Big Bang din aşa-numita supă de quarcuri şi gluoni (quark-gluon plasma) ar fi luat naştere extrem de multe d*, care, fiind particule de tip bosonic, s-ar fi unit chiar mii sau zeci de mii împreună într-un aşa-numit condensat Bose-Einstein, o nouă formă de materie, a cincea formă, care ia naştere în condiţii particulare, în care mecanica cuantică domina la o scară macroscopică.
Aceşti „bulgări” de materie condensată ar putea reprezenta materia întunecată, fără deci să fie necesară existenţa unor particule misterioase pe care nu le-a văzut nimeni.
De menţionat faptul că ideea nu este nouă. În trecut au fost propuse particule formate din quarcuri, precum aşa-numitele stări profund legate (deeply bound state) cu quarcuri stranii (quarcuri din a doua familie) care ar avea acelaşi rol precum condensaţii de d*.
În articolul despre care vorbim autorii au prezentat inclusiv posibile dovezi experimentale, adică urme ale acestor stări exotice de materie, care ar putea demonstra existenţa lot, atât în experimente de fizică nucleară, cât şi în astrofizică. Ar putea fi de exemplu căutate urme ale dezintegrării acestor „bulgări” în urma interacţiunii cu raze cosmice.
Rămâne de văzut dacă observaţii astronomice sau experimente dedicate vor confirma existenţa acestor condensate de d*, caz în care căutarea altor forme de materie întunecată ar putea să nu mai fie necesară.
