Problem ciemnej materii wyjaśniony?

 Wizualizacja zjawiska parowania kwantowego.
Źródło: University of Kansas / KU News Service
Astrofizycy uważają, że około 80 procent materii we Wszechświecie stanowi tzw. ciemna materia, której nie może zaobserwować ani oko ludzie, ani nawet najbardziej skomplikowane instrumenty naukowe. Ciemnej materii nie udało się również zarejestrować w warunkach laboratoryjnych.
Obecnie istnieje wiele hipotez dotyczących rodzaju cząstek ciemnej materii. Modele te obejmują zarówno barionową jak i niebarionową materię.

Na łamach Physical Review Letters Mikhail Miedwiediew, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Kansas, opublikował właśnie nowatorski, wieloskładnikowy model ciemnej materii.

Teoria Miedwiediewa opiera się na zachowaniu cząstek elementarnych, które zostały zaobserwowane bądź też ich istnienie jest hipotetyczne. Według obecnie akceptowanego Modelu Standardowego kwarki, leptony i bozony cechowania są składnikami budującymi atom.  Jedną z liczb kwantowych opisującymi kwarki i leptony jest ich zapach. Istnieje możliwość mieszania się zapachów, co prowadzi do ciekawych efektów. Miedwiediew porównuje tę własność do światła białego, które jest mieszaniną rożnych barw.

Dla naukowca ciemna materia może też być mieszanką różnych zapachów – składników takich jak aksjony, neutrina sterylne, neutralina. Wiadomo, że „wstrząśnięte” cząstki powstałe w wyniku mieszania różnych zapachów mogą odparowywać kwantowo ze studni grawitacyjnej.
Miedwiediew dodał efekt kwantowego parowania do kosmologicznego kodu numerycznego i przeprowadził symulacje na superszybkich komputerach. Aby dostać te wyniki, pojedynczy komputer musiałby pracować bez przerwy 230 lat.

Naukowiec doszedł do wniosku, że ciemna materia może oddziaływać z zwykłą  bardzo (wręcz ekstremalnie) słabo, dlatego też nie została dotychczas zaobserwowana. Dlatego fizycy opracowali model całkowicie nieoddziaływującej, zimnej, ciemnej materii, nazwany Lambda-CDM. Jednak przed artykułem Miedwiediewa model ten nie zawsze był zgodny z obserwacjami.
Wydaje się że model naukowca, sugerujący, że ciemna materia jest wieloskładnikowa, rozwiązuję najważniejsze rozbieżności między obserwacjami, a modelem Lambda-CDM.


Oryginalny artykuł: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.071303
Cosmological Simulations of Multicomponent Cold Dark Matter
Phys. Rev. Lett. 113, 071303 – Published 15 August 2014
Mikhail V. Medvedev


Alicja Wierzcholska | Źródło: sciencedaily.com

Liczba odsłon: 1321