Μια νέα και ριζοσπαστική θεωρία για την προέλευση της Σκοτεινής Ύλης, του μυστηριώδους στοιχείου που φαίνεται να κρατά ενωμένο το Σύμπαν, προτάθηκε πρόσφατα από δύο φυσικούς του Κολεγίου Ντάρτμουθ στις ΗΠΑ. Οι ερευνητές Guanming Liang και Robert Caldwell παρουσίασαν ένα μαθηματικό μοντέλο που υποστηρίζει ότι η Σκοτεινή Ύλη ίσως να μην είναι ψυχρά, αδρανή σωμάτια όπως πιστευόταν μέχρι σήμερα, αλλά απομεινάρια μαζικών σωματιδίων που προέκυψαν από αρχικά φωτονικά, χωρίς μάζα σωματίδια λίγο μετά το Big Bang.
Η θεωρία τους αμφισβητεί την επικρατούσα αντίληψη πως η Σκοτεινή Ύλη αποτελείται από «ψυχρά» σωμάτια (cold dark matter), δηλαδή αργοκίνητα, με μάζα και χωρίς αλληλεπίδραση με το φως. Οι Liang και Caldwell προτείνουν ότι στις πρώτες στιγμές μετά το Big Bang, το Σύμπαν κατακλυζόταν από μαζικά σωματίδια υψηλής ενέργειας που κινούνταν με ταχύτητες φωτός, παρόμοια με φωτόνια. Καθώς το Σύμπαν επεκτεινόταν και ψύχονταν, αυτά τα σωματίδια συγκρούονταν και αλληλεπιδρούσαν, μετατρέποντας την κινητική τους ενέργεια σε μάζα.
Ο Caldwell σημειώνει ότι αυτή η ιδέα έρχεται σε πλήρη αντίθεση με το καθιερωμένο μοντέλο της Σκοτεινής Ύης. «Η θεωρία μας προσπαθεί να εξηγήσει πώς μετατράπηκαν από φως σε μάζα», αναφέρει χαρακτηριστικά.
Η θεωρητική βάση της πρότασης προέρχεται από το μοντέλο Nambu και Jona-Lasinio, που περιγράφει πώς τα σωματίδια Dirac, μια κατηγορία θεμελιωδών σωματιδίων, μπορεί να συμπεριφερθούν όπως τα ηλεκτρόνια στους υπεραγωγούς, σχηματίζοντας ζεύγη Cooper. Το φαινόμενο αυτό επιτρέπει την απώλεια ενέργειας και τη σταθεροποίηση δομών σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.
Οι δύο επιστήμονες ερεύνησαν τι θα συνέβαινε αν, κατά την αρχική θερμική φάση του Σύμπαντος, κάποιες τέτοιες «ενεργειακές ενώσεις» μεταμόρφωναν την τεράστια κινητική ενέργεια των σωματιδίων σε μάζα, δημιουργώντας σταθερές, αργές και πλέον «ψυχρές» μορφές ύλης, δηλαδή τη Σκοτεινή Ύλη όπως τη γνωρίζουμε σήμερα.
«Το πιο απρόσμενο στοιχείο του μοντέλου μας ήταν η απότομη πτώση της ενέργειας που γεφυρώνει την υπέρπυκνη ενέργεια με την κατακερματισμένη μορφή της Σκοτεινής Ύλης», εξηγεί ο Liang.
Το μαθηματικό μοντέλο που ανέπτυξαν χαρακτηρίζεται από τους ίδιους ως «όμορφο» λόγω της απλότητας του. Δεν απαιτεί περίπλοκες νέες υποθέσεις ή εξωτικά φαινόμενα, αφού βασίζεται σε ήδη παρατηρημένα φυσικά φαινόμενα, όπως η δημιουργία ζευγών Cooper. Επιπλέον, προσφέρει μια εξήγηση για το πού εξαφανίστηκε η τεράστια ενέργεια του πρώιμου Σύμπαντος, ένα από τα μεγάλα ανοιχτά ερωτήματα της κοσμολογίας.
Σύμφωνα με τον Liang, «οι κοσμικές δομές αποκτούν τη μάζα τους από την πυκνότητα της ψυχρής Σκοτεινής Ύλης, αλλά πρέπει να υπάρχει κι ένας μηχανισμός μείωσης της ενεργειακής πυκνότητας, ώστε να προσεγγίσει τα σημερινά επίπεδα».
Σε αντίθεση με πολλές θεωρίες για τη φύση της Σκοτεινής Ύλης, η πρόταση των δύο Φυσικών μπορεί να επαληθευτεί πειραματικά, χρησιμοποιώντας δεδομένα που ήδη έχουμε στη διάθεσή μας. Συγκεκριμένα, η μετάβαση από ταχύτατα, χωρίς μάζα σωματίδια σε σταθερές μορφές Σκοτεινής Ύλης θα έπρεπε να έχει αφήσει ένα αποτύπωμα στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB), το αμυδρό «φως» του Σύμπαντος από το Big Bang.
Οποιαδήποτε ανωμαλία ή ένδειξη στη δομή αυτής της ακτινοβολίας θα μπορούσε να επιβεβαιώσει τη θεωρία, προσφέροντας μία από τις πιο ισχυρές ενδείξεις για την ταυτότητα της Σκοτεινής Ύλης.
[via]
