Temná hmota predstavuje jednu z najväčších záhad modernej fyziky. Napriek tomu, že ju nevidíme, jej prítomnosť je nepopierateľná: ovplyvňuje pohyb hviezd v galaxiách, udržiava galaxie pohromade a podieľa sa na formovaní kozmických štruktúr. Napriek desaťročiam rôznych experimentov sa však dodnes nepodarilo priamo detegovať žiadnu jej časticu. Nový výskum naznačuje, že hmotnosť temnej hmoty by mohla byť nižšia, ako sa doteraz predpokladalo, píše LiveScience.

Zatiaľ bez väčšieho úspechu

Doterajšie pokusy o detekciu temnej hmoty sa zameriavali predovšetkým na hmotnostný rozsah od 10 do 1 000 giga-elektrónvoltov (GeV), teda na častice podobnej hmotnosti ako W bozón alebo top kvark. Tento rozsah bol favorizovaný, pretože niektoré rozšírenia Štandardného modelu fyziky predpovedali existenciu takýchto častíc.

Nová štúdia publikovaná v databáze arXiv však upozorňuje na dôležitý limit: ak by temná hmota mala hmotnosť vyššiu než niekoľko tisíc GeV, jej interakcie s Higgsovým bozónom by mohli narušiť jeho hmotnosť a tým aj stabilitu celého Štandardného modelu. Keďže Higgsov bozón je kľúčovou časticou zodpovednou za hmotnosť iných častíc, takéto narušenie by mohlo viesť k nesúladu s experimentálnymi pozorovaniami.

Ak je pravdepodobné, že temná hmota nie je extrémne ťažká, mohli by sme namiesto toho hľadanie upriamiť na ľahšie častice. Jednou z najsľubnejších hypotéz je existencia axionov – ultraľahkých častíc, ktoré predpovedajú niektoré rozšírené modely fyziky. Axiony by mohli vysvetliť niektoré pozorované efekty, ktoré sa štandardné modely temnej hmoty nevedia dostatočne dobre objasniť.

UC Riverside

Ak sa potvrdí, že ťažká temná hmota nie je realistickým kandidátom, bude potrebné prehodnotiť stratégie experimentálneho hľadania. Výskumné zariadenia, ako sú detektory v hlbokých podzemných laboratóriách alebo urýchľovače častíc, sa možno budú musieť prispôsobiť na detekciu menej hmotných častíc, ktoré majú slabšie interakcie s bežnou hmotou.

Ako sme upozorňovali v nedávnom článku, nie je vylúčené ani to, že temná hmota nakoniec ani len neexistuje. Samozrejme by to znamenalo, že musia fyzici hľadať úplne novú príčinu viacerých javov, ktoré vo vesmíre jasne pozorujeme. Temná hmota a temná energia totiž tvoria väčšinu známeho vesmíru a sú zodpovedné napríklad aj za to, že sú galaxie ako je tá naša schopné udržať si svoj tvar napriek rotácii.

Čítajte viac z kategórie: Novinky