Un candidat pentru materia întunecată

Stii deja, probabil, ca doar 15% din Universul cunoscut este compus din materie conventionala pe care o poti vedea. Majoritatea Universului, vreo 85%, este compusa din materie intunecata si energie intunecata, doua fenomene care sunt, momentan, necunoscute total din punct de vedere stiintific, in ciuda eforturilor savantilor din toata lumea.

Dar acum, datorita unei lucrari la care au contribuit peste 100 de fizicieni, e tot necunoscuta, dar mai putin necunoscuta decat inainte de aparitia ei pentru ca au fost subliniati mai multi candidati pentru materia intunecata.

Genul de materie care alcatuieste tot ceea ce vedem in Univers, de la quarci si pana la galaxii masive, reprezinta 15% din ce se afla acolo. Restul este enigmatic. Pentru ca nu o vedem, nu stim ce este, dar suntem aproape siguri ca se afla acolo, altfel ar trebui sa explicam cu totul altfel legile gravitatiei, forta care guverneaza totul in Univers.

Exista savanti care gandesc in directia asta. Cei mai multi sunt de acord ca materia intunecata trebuie sa fie ceva. Nu au cazut de acord asupra a ceea ce este materia intunecata. Cel mai promitator candidat este intruchipat de WIMPS (weakly interacting massive particles). Dar mai sunt si alte posibilitati cu nume frumoase precum axionii, particule precum axionii si particule super-simetrice. Datorita Fermi Large Area Telescope, aria posibilitatilor s-a marit.

Axionii au fost propusi in 1977 pentru a rezolva o problema in cromodinamica cuantica, teoria interactiunii quarcilor. Mai tarziu, cand a fost elaborata teoria stringurilor, au observat aparitia unor particule ce seamana foarte mult cu axionii. Fizicienii sunt renumiti pentru modul in care denumesc lucruri, asa ca le-au botezat particule precum axionii sau ALPi.

Dupa putin timp au inteles ca axionii si ALPii ar putea fi candidati buni pentru titlul de materie intunecata. Cand Big Bang a creat toata lumina si materia din Univers, ar fi trebuit sa creeze si axioni si ALPi, daca exista. Dar daca exista, aceste particule s-ar fi coagulat acolo unde avem dovezi ale existentei materiei intunecate.

Materia intunecata este dificil de vazut, de aceea se numeste „materie intunecata”, deci sa o cautam ne-ar trebui o strategie ceva mai inteligenta decat sa o vedem. Oamenii de stiinta au analizat razele gamma. Din cand in cand te-ai astepta ca un axion sau ALP sa interactioneze cu materia obisnuita ce ar trebui sa rezulte intr-o raza gamma cu o energie specifica. Razele gamma sunt detectabile de telescoapele moderne precum Fermi Large Area Telescope.

Diferite modele de ALPi prezic diferite cantitati in Univers: unele modele spun ca toata materia intunecata ar putea fi compusa din ALPi, altele ca acestia constituie o mica parte. Aceste modele prezic si diferite cantitati de raze gamma, asa ca putem folosi numarul si tipul razelor gamma observate pentru a testa diferitele modele de ALPi. Asta au facut cei 102 cercetatori in lucrarea publicata recent in Physical Review Letters.

Au folosit datele stranse in 6 ani de Fermi Large Area Telescope din galaxia NGC 1275 si au verificat daca razele gamma detectate seamana cu modelele in care ALPii compun 5% din materia intunecata din Univers. Daca aceste modele aveau dreptate, ramanem cu 80% din masa Universului neexplicata. Echipa a simulat galaxii cu sau fara ALPi si apoi au verificat rezultatele acestor simulari si le-au comparat cu acei 6 ani de observatii. Au descoperit ca ALPii nu prezic existenta razelor gamma observate mai bine decat modelul ce nu i-a inclus. In Stiinta, daca ai doua ipoteze care duc la acelasi rezultat, scapi de cea mai stufoasa si complicata dintre ele. In acest caz, ignori ipoteza cu ALPii.

Au ramas multe posibilitati de explorare pentru Fermi Large Area Telescope si pentru telescoapele de raze gamma din viitor. Cea mai mare este un model in care ALPii compun intreaga materie intunecata, nu doar 5%, dar testarea acestui model va dura foarte mult.

[sursa]