Două studii publicate recent anunţă detectarea unor indicii privind materia întunecată în datele obținute în urma unui experiment din cadrul Stației Spațiale Internaționale (ISS-International Space Station).

Stația Spațială Internațională

Stația Spațială Internațională. Credit: NASA

Materia întunecată este un tip misterios de materie care reprezintă 26,8% din Universul cunoscut și pe baza căreia oamenii de ştiinţă explică forma şi stabilitatea galaxiilor din Univers.

Deşi oamenii de știință s-au străduit de zeci de ani să detecteze materia întunecată fără a obţine vreun rezultat, se pare că în prezent ei au obţinut primele indicii privind existenţa acesteia. Cel puțin aşa rezultă din două studii separate care au arătat că numărul de antiprotoni care au fost înregistrați într-un experiment ce se desfăşoară în cadrul Stației Spațiale Internaționale poate fi explicat dacă presupunem că există materia întunecată.

Cu toate acestea, cercetătorii nu pretind că au detectat materia întunecată.

Oamenii de știință au emis ipoteza materiei întunecate, o materie misterioasă care nu interacționează cu radiația electromagnetică și, prin urmare, este invizibilă pentru noi, pentru a explica dezechilibrul dintre cantitatea de materie din Univers și atracția gravitaţională care ţine împreună galaxiile din Univers.

Dezechilibrul constă în faptul că pe baza materiei din stele, planete și gazul cosmic din Univers nu se poate explica de ce atracţia gravitaţională dintre obiectele din Univers este atât de mare. Din acest motiv s-a presupus că pe lângă materia obişnuită mai există un tip misterios de materie care acționează gravitaţional, adică materia întunecată.

În condiţiile în care căutarea materiei întunecate nu a furnizat până în prezent niciun rezultat, oamenii de știință încearcă să găsească alte modalități prin care să explice Universul, fără a se baza pe materia întunecată. Din acest motiv, orice indiciu care ar putea valida totuşi materia întunecată este foarte important.

Astfel, două echipe separate de cercetători, una din Germania și cealaltă din China și Taiwan, au analizat cantitatea de antiprotoni detectată în cadrul experimentului Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) de la bordul Staţiei Spaţiale Internaţionale.

Antiprotonii sunt particulele partener de antimaterie ale protonilor și aceştia formează o mică parte din razele cosmice care străbat spațiul cosmic.

Antiprotonii sunt produşi de obicei prin ciocnirea dintre razele cosmice de înaltă energie și gazul interstelar, deşi oamenii de ştiinţă au reuşit să-i genereze în cadrul acceleratorului de particule Large Hadron Collider. De asemenea, se crede că antiprotonii rezultă în urma coliziunilor unor particule de materie întunecată, atunci când acestea se anihilează reciproc.

Pentru a stabili dacă acest lucru se produce într-adevăr, cele două echipe de cercetători au estimat, în mod independent, câți antiprotoni ar trebui să detecteze experimentul AMS în cazul a două scenarii diferite, în absenţa și în prezența materiei întunecate.

Cercetătorii din Germania au constatat că datele AMS corespund unui model teoretic în care s-a produs anihilarea materiei întunecate. Mai exact, un model în care a existat o particulă de materie întunecată cu o masă de 80 GeV/c2.

Cercetătorii din China au folosit un model teoretic bazat pe ipoteze diferite, dar au ajuns la aceeași concluzie – datele obţinute în experimentul AMS pot fi mai uşor explicate dacă se presupune că există materia întunecată. Modelul lor a prezis o particulă de materie întunecată, asemănătoare celei dedusă de cercetătorii din Germania, având o masă cuprinsă între 40 și 60 GeV/c2.

Cel mai important este faptul că ambele echipe de cercetători au arătat, în mod independent, că datele AMS se potrivesc mai bine cu modelele teoretice care presupun prezența materiei întunecate decât cu cele în care s-a presupus că materia întunecată nu există.

Faptul că două echipe separate de cercetători au ajuns la concluzii asemănătoare este un lucru promițător, dar suntem încă departe de a confirma existența materiei întunecate.

Cu toate acestea, cercetările de față confirmă un indiciu anterior privind materia întunecată, care a fost descoperit tot pe baza datelor AMS, adică o abundenţă de pozitroni în spațiul cosmic.

Unii fizicieni cred că aceste rezultate ar putea fi dovezi ale materiei întunecate, în timp ce alții cred că excesul de pozitroni poate fi explicat prin alte fenomene astronomice, cum ar fi pulsarii.

În anul 2016 cercetătorii au descoperit, de asemenea, radiații electromagnetice de înaltă energie în centrul galaxiei Calea Lactee despre care unii fizicieni cred că se datorează materiei întunecate.

„Această constatare ar putea fi doar o coincidență. Cu toate acestea, pentru mine rezultatele sunt încurajatoare”, a declarat Dan Hooper un astrofizician de la Fermi National Accelerator Laboratory, care nu a fost implicat în noile studii.

Studiile recente privind materia întunecată au fost publicate în Physical Review Letters.

Sursă: Science Alert