Ciemna materia jest wszędzie wokół nas. Choć nikt jej nigdy nie widział i nikt nie wie, czym naprawdę jest, niepodważalne obliczenia fizyczne pokazują, że około 27% Wszechświata to ciemna materia. Tylko 5% to materia, z której składa się wszystko, co jest nam znane: od najmniejszej mrówki po największe galaktyki.

Przez dziesięciolecia naukowcy próbowali wykryć tę niewidoczną materię. Zarówno na Ziemi, jak i w przestrzeni zostało wystawionych kilka rodzajów urządzeń do wychwytywania cząstek, z których powinna się składać ciemna materia. Podejmowano również eksperymenty, w których starano się stworzyć mroczną cząstkę ciemnej materii poprzez zderzanie cząstek zwykłej materii w bardzo wysokich temperaturach.

Jednak nawet jeśli taka kolizja któregoś dnia się uda, nie będziemy w stanie bezpośrednio zobaczyć wyprodukowanej cząstki ciemnej materii. Natychmiast odleci z detektorów, ale zabierze ze sobą część energii, której strata zostanie zarejestrowana i wykaże, że wyprodukowano cząstkę ciemnej materii. Ciemne cząstki w tej teorii zostały nazwane masywnymi, słabo oddziałującymi cząstkami (WIMPy). Powstały w niewyobrażalnie dużej liczbie krótko po narodzinach Wszechświata – 13,7 miliarda lat temu.

Pomimo tych wszystkich inicjatyw, żadna ciemna cząstka nie została jeszcze wykryta. Naukowcy tłumaczą, że może to być spowodowane tym, że szukamy ciemnej materii w sposób, w jaki nigdy nie będziemy w stanie jej ujawnić. Być może ciemna materia ma inny charakter i musimy jej szukać inaczej. Skoro żadne eksperymenty nie zarejestrowały śladu WIMPów, być może powinniśmy szukać cięższych cząstek ciemnej materii, które współdziałają tylko grawitacyjnie, a zatem niemożliwe jest ich bezpośrednie wykrycie.

W czasopiśmie Physical Review Letters naukowcy z CERNu prezentują nowy pomysł na to, czym może być ciemna materia. Swoją wersję takiej ciężkiej cząstki nazywają cząstką PIDM (Planckian Interacting Dark Matter). W nowym modelu obliczają, czy wymagana liczba cząstek PIDM mogła powstać we wczesnym Wszechświecie.

“To byłoby możliwe, o ile było bardzo gorąco. Aby być bardziej precyzyjnym, temperatury we wczesnym Wszechświecie musiałyby być wyższe niż w teorii Wielkiego Wybuchu” – mówi jeden z naukowców.

Model PIDM sugeruje dużą liczbę pierwotnych fal grawitacyjnych, które mogłyby produkować sygnał wykrywalny w przyszłych obserwacjach kosmicznego promieniowania tła.

Planowanych jest ponad dziesięć różnego rodzaju eksperymentów. Mają one na celu zmierzenie polaryzacji kosmicznego promieniowania tła albo z ziemi albo poprzez instrumenty wysłane w balonie bądź satelicie, aby uniknąć zakłóceń atmosferycznych.

Czy potwierdzą one nowy model ciemnej materii? Być może dowiemy się tego w najbliższej przyszłości.

Autor

Julia Liszniańska
Julia Liszniańska

Julia Liszniańska, redaktor naczelna portalu AstroNET, członek Klubu Astronomicznego Almukantarat.