Вважається, що темна матерія чисельно перевершує звичайну матерію у співвідношенні п'ять до одного, але досі вона ніколи не виявлялася безпосередньо. Тепер фізики-ядерники з Йоркського університету запропонували нову потенційну частку, яка може бути квантом темної матерії - і вона вже виявлена.
Майже століття спостережень і розрахунків говорить нам, що у всесвіті набагато більше маси, ніж просто та, що ми можемо бачити. Ця невідома маса, здається, взаємодіє зі звичайною матерією тільки за допомогою гравітації і не випромінює, не поглинає і не відображає будь-яке світло - звідси і назва темної матерії.
З чого складається темна матерія, залишається загадкою протягом десятиліть, але фізики запропонували багато частинок-кандидатів. Пропозиції включають аксіони, темні фотони, масивні частинки (WIMP), надважкі гравітино, «макро» частинки з масою карликової планети і скалярні частинки старше Великого вибуху.
Але справа в тому, що всі ці частинки є гіпотетичними, і, незважаючи на великі експерименти, жодна з них не була підтверджена. І саме це робить нову гіпотезу такою інтригуючою - цей нещодавно запропонований кандидат вже виявлений.
Технічно ця частинка називається d * (2380), або гексакварком d * (2380), і була відкрита в експериментах у 2014 році. Зазвичай протони і нейтрони складаються з трьох кварків (фундаментальних частинок), але це нова частинка складається з шести кварків 0 3 u-кварка і 3 d-кварка. Спини кварків вирівняні, і підходи, засновані на КХД, такі як моделі хіральних кварків, пророкують дуже компактну структуру, меншу, ніж один протон.
Гексакварки злипаються один з одним незвичайними способами за певних умов. Наприклад, при охолодженні майже до абсолютного нуля вони утворюють конденсат Бозе-Ейнштейна (БЕК), стан речовини, при якій частинки починають діяти як один великий «суператом».
І це, згідно з новою гіпотезою, може бути поясненням темної матерії. Фізики висувають гіпотезу, що незабаром після Великого вибуху гексаквари d * мали б зібратися як конденсати Бозе-Ейнштейна в достатній кількості, щоб створити ефекти, якими відома темна матерія.
«Наші перші розрахунки показують, що конденсати гексакварків d * є новим можливим кандидатом на темну матерію», - говорить Даніель Воттс, співавтор дослідження. «Цей новий результат особливо цікавий, оскільки не вимагає будь-яких нових для фізики понять».
Звичайно, на даному етапі ідея все ще гіпотетична, і необхідна подальша робота. Дослідники планують перевірити свою теорію в лабораторії і почати пошук у небі типів сигналів, які можуть вказувати на те, що в космічному просторі існує БЕК гексакварків d *.
«Наступним кроком для створення цього нового кандидата на темну матерію стане більш глибоке розуміння того, як взаємодіють гексакварки - коли вони притягуються і коли відштовхуються один від одного», - говорить Михайло Башканов, співавтор дослідження. «Ми проводимо нові вимірювання, щоб створити d * всередині атомного ядра і подивитися, чи відрізняються їх властивості від того, коли вони знаходяться у вільному просторі».
Дослідження було опубліковано в журналі Physics G. Letters.