Particulele de materie întunecată ar putea avea sarcină electrică
Pe baza datelor obţinute în experimentul EDGES (Experiment to Detect the Global Epoch of Reionisation Signature) particulele de materie întunecată ar putea avea o sarcină electrică incredibil de mică, aproximativ egală cu o milionime din sarcina electrică a unui electron.
Deși controversate, aceste rezultate au potenţialul de a confirma existenţa unor interacțiuni electromagnetice de foarte mică intensitate între misterioasă materie întunecată și materia obişnuită, ceea ce ar putea oferi dovezile necesare pentru a explica aşa-numita materie lipsă a Universului.
„Natura materiei întunecate este unul dintre cele mai mari mistere ale științei și trebuie să folosim noile date pe care le avem pentru a încerca să dezlegăm acest mister”, a declarat fizicianul teoretician Avi Loeb de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics din Massachusetts, SUA.
În prezent oamenii de ştiinţă cred că materia întunecată reprezintă aproximativ 23% din masa-energia Universului sau 80% din toată materia din Univers.
Există o serie de observaţii astronomice care susţin existența materiei întunecate, iar printre acestea se numără modul cum se mişcă galaxiile, clusterele galactice și alte structuri masive din Univers.
Se ştie că pe baza materiei observate în aceste obiecte cosmice masive nu se poate explica, doar pe baza efectului gravitaţional exercitat de această materie, forma şi viteza de rotaţie a galaxiilor şi clusterelor galactice. Ar trebui să mai existe o materie invizibilă al cărei efect asigură stabilitatea în timp a acestor structuri cosmice masive şi viteza lor de rotaţie.
Până în prezent nu s-au descoperit dovezi experimentale care să confirme existenţa materiei întunecate şi chiar dacă unii fizicieni au speculat că materia întunecată ar putea interacţiona cu materia obişnuită şi prin intermediul altor forte, în afara celei gravitaţionale, nu există dovezi care să susţină această ipoteză. Cu toate acestea, datele furnizate de experimentul EDGES ar putea oferi aceste dovezi.
Epoca de reionizare reprezintă o perioadă din istoria Universului care acoperă aproximativ 200 de milioane de ani după Big Bang. În această perioadă atomii de hidrogen s-au răcit pe măsură ce spațiul s-a extins și au fost ionizaţi ca urmare a radiaţiei ultraviolete ce provenea, cel mai probabil, de la primele stele din Univers.
Expansiune Univers. Credit: CfA/M. Weiss
Sub acţiunea radiației ultraviolete atomii de hidrogen au fost ionizați, ceea ce înseamnă că electronii au fost eliberați din atomi. În consecință, atomii au absorbit o mică parte din radiația cosmică de fond generată în urma Big Bang-ului.
În cadrul experimentului EDGES, oamenii de ştiinţă au studiat undele radio care ar putea fi folosite pentru a descrie procesul de absorbţie a radiaţiei cosmice de fond de atomii de hidrogen în timpul epocii de reionizare.
Chiar dacă datele obţinute în urma experimentului EDGES nu au fost încă analizate de comunitatea astronomică, primele analize au constatat că temperatura atomilor de hidrogen este jumătate din temperatura prezisă de modelele teoretice.
„Dacă EDGES a detectat într-adevăr atomi de hidrogen din perioada reionizării care sunt mai reci decât ne aşteptăm, cum se poate explica acest lucru?
Poate că atomii de hidrogen au fost răciţi de materia întunecată”, a declarat autorul principal al studiului, cosmologul Julian Munoz de la Harvard University.
Chiar dacă au fost separaţi de electronii lor şi se aflau într-o stare de agitaţie, atomii ionizați de hidrogen ar fi fost totuși suficient de lenţi pentru ca cele mai mici interacţiuni electrice să se manifeste.
O milionime din interacţiunea electromagnetică a unui electron care s-ar manifesta în particulele de materie întunecată ar trece, probabil, neobservată în prezent, dar aceasta a fost suficientă pentru a răci norii de hidrogen din epoca de reionizare.
Loeb și Munoz insistă că modelul lor nu se bazează pe rezultatele EDGES, ci oferă, pur și simplu, o interpretare unică pentru unele dintre cele mai neaşteptate date experimentale.
„Cercetarea noastră prezintă aspecte fundamentale din fizică, indiferent de modul cum se interpretează rezultatele experimentului EDGES”, a declarat Loeb.
Totuşi, sunt necesare şi alte studii privind epoca de reionizare pentru a cunoaşte dacă într-adevăr materia întunecată interacţionează electromagnetic, aşa cum sugerează cercetarea de faţă care a fost publicată în revista Nature.
Sursă: Science Alert