Заслуги: Kavli IPMU graphic
Интензивната светска потрага по темната материја досега не успеа да најде темни масивни ѕвезди или честички со слаби интеракции, но едни нови кандидати полека добиваат следбеници и поддршка од набљудувањата. Наречени СИМП (strongly interacting massive particles) – масивни честички со силни интеракции, овие честички за прв пат беа предложени од Хитоши Мурајама од Универзитетот на Калифорнија и директор на Кавли институтот за физика и математика на Универзитетот во Јапонија како и Јноит Хочберг од Еврејскиот Универзитет во Израел. Според Мурајама неодамнешнтото набљудување на близок галактички судир може да е доказ за нивното постоење, и очекува дека идните експерименти на физичарите за честички ќе откријат една од нив.
Според пресметките на астрономите темната материја која е невидлива е дури 85% од масата на универзумот. Најголемиот доказ за нејзиното постоење е движењето на ѕвездите внатре во галаксиите. Без невидливата темна материја галаксиите би се распаднале, додека во некои галаксии ѕвездите се толку ретки што темната материја е 99,9% од масата на галаксијата.
На почетокот теоретичарите мислеле дека оваа невидлива материја е само обична материја која е тешка за набљудување – како на пример кафеавите џуџиња (згаснати ѕвезди) или пак црните дупки. Но овие претпоставени масивни компактни хало објекти (МАЧО) никогаш не биле откриени, додека на почетокот на оваа година набљудувањето на галаксијата Андромеда од страна на телескопот Субару ја отстрани можноста за постоење на значајна бројка неоткриени црни дупки. Истражувачите барале црни дупки настанати во раното доба на универзумот, таканаречени примордијални црни дупки, преку набљудување на нагли осветлувања кои настануваат кога тие ќе поминат пред ѕвези играјки улога на леќа. Потрагата успеала да најде само една ваква црна дупка – премалку за да значајно влијае на масата на галаксијата.
Заслуги: Kavli IPMU graphic
Масивните честички со слаби интеракции (ВИМП) исто така не поминаа добро и покрај тоа што беа фокус на истражувања неколку децении. Овие честички предложени како модел за темната материја би требало да се 100 пати потешки од протонот и да имаат многу ниско ниво на меѓусебна интеракција. Според моделот тие би требало да имаат поголема интеракција со нормалната материја преку гравитацијата создавајки ги галаксиите и евентуално нови ѕвезди.
Заслуги: Kavli IPMU graphic засновано на слики од NASA, STScI
Масивните честички со силни интеракции (СИМП) исто така се смета дека настанале рано во историјата универзумот и од тогаш се имаат оладено до просечната космичка температура како и другите предложени модели за темната материја. За разлика од другите честички овие масивни честички се смета дека би имале силни меѓусебни интеракции преку гравитацијата но многу слаби со нормалната материја. Една од можностите за природата на овие честички според Мурајама е дека се некоја нова комбинација на кваркови. Додека протоните и неутроните се направени од по 3 кваркови, една масивна честичка со силни интеракции би била направена од само два – кварк и антикварк.
Помали од претпоставените честички со слаби интеракции, со големина колку атомско јадро, се смета дека би биле побројни од нив. Бидејки овој модел на честички би биле во поголем број, и покрај слабите интеракции со нормалната материја – воглавно расејување од неа наспроти спојување со неа или распаѓање до нормална материја – овие честички со силни меѓусебни интеракции сепак би оставале отисок врз нормалната материја. Овој отисок според Мурајама може да се види во судирот на четирите галаксии во Абел 3827 јатото, каде изненадувачки темната материја изгледа како да заостанува зад видливата материја. Ова според него може да се објасни преку интеракциите помеѓу темната материја во секоја од овие галаксии кои го успоруваат спојувањето на темната материја но не и на нормалната материја. Честичките на темната материја кои имаат конечна големина се одбиваат едни со други и неможат да го следат остатокот од системот со иста брзина поради овој ефект.
За разлика од моделот со честички со слаби интеракции овие честички со силни интеракции се совпаѓаат и со моделите за распределба на темната материја во малите галаксии. Според набљудувањата концентрацијата на темната материја не е густо натрупана во мала област во центарот на галаксијата туку распределена во поширока област во центарот на галаксијата што е конзистентно со однесувањето на честичките со силни интеракции кои се одбиваат меѓусебно поради тоа што имаат конечна големина.
Експерименти насочени кон откривање на овие масивни честички со силни интеракции веќе се планираат за изведба во CERN, покрај фактот што физичарите секогаш трагаат по досега неоткриени честички кои се совпаѓаат со нивните предвидувања. Исто така уште еден експеримент планиран во Јапонија – сеуште неизградениот Интернационален Линеарен Судирач би можел да помогне во оваа потрага.
Додека Мурајама и неговите колеги ја подобруваат теоријата за овие честички и бараат начин да ги откријат, потрагата по оние со слаби интеракции сепак продолжува. Со помош на експериментите како ЛЗ и ЛУКс во подземен рудник во Јужна Дакота каде се користи течен ксенон за детекција на темна материја се дефинираат карактеристиките на предпоставените масивни честички со слаби интеракции (ВИМП).
Заслуги: Универзитет на Калифорнија, Беркли
Физичарите во исто време трагаат и по други кандидати за темната материја како хипотетичката честичка наречена аксион. Експериментот КАСПЕр воден од Димитри Будкер, професор на Универзитетот во Мајнц, Германија и Сурџет Раџендран, професор на Беркли во Калифорнија планираат да ги откријат пертурбациите во нуклеарниот спин предизвикани од аксионско поле. Карл фон Бибер, професор по нуклеарно инженерство игра клучна улога пак во АДМИкс-ХФ експерментот кој има за цел да ги детектира аксионите во микробранова шуплина во силно магнетно поле при нивната трансформација во фотони.
Со отсуството на докази за постоењето на масивните честички со слаби интеракции (ВИМП) повторно се јавуваат нови модели за природата на темната материја.
Превод: Максим Осман-Николов
Извор: Phys
