Ar tamsioji materija bendrauja su neutrinais? Nauji įrodymai

O jeigu du nematomi kosminio dramos aktoriai visą laiką šnabždėjosi vienas kitam? Šefildo universiteto mokslininkai dabar praneša apie požymius, kad tamsioji materija ir neutrinai, abu žinomi kaip drovūs Visatos komponentai, gali būti ne tokie atskiri, kaip teigia vadovėliai. Šis atradimas, paskelbtas žurnale Nature Astronomy, pravėrė duris naujai fizikai.

Įsivaizduokite tamsiąją materiją kaip Visatos pastolius: nematomą, masyvią ir laikančią galaktikas kartu. Ji sudaro apie 85 % Visatos materijos, tačiau atsisako prisistatyti laboratoriniuose detektoriuose. Neutrinai yra gudrūs pusbroliai, beveik be masės, sklindantys per planetas ir žmones trilijonais per sekundę ir beveik nesąveikaudami.

Dešimtmečius standartinė kosmologinė sistema šiuos du laikė nepriklausomais veikėjais. Tačiau Šefildo komanda pasirinko kitokį kelią: palyginti, kaip Visata atrodė netrukus po Didžiojo sprogimo ir kaip ji atrodo dabar. Kodėl? Nes jei neutrinai ir tamsioji materija sąveikautų, net menkai, toks ryšys paliktų pėdsakus struktūrų formavime per kosminį laiką.

Tyrėjai sujungė duomenis iš kosminio mikrobanginio fono, tikslius Atakamos kosmologinio teleskopo ir Europos kosmoso agentūros (ESA) Plancko misijos žemėlapius, su vėlesniais tyrimais, kurie žemėlapiuoja galaktikas danguje, įskaitant stebėjimus iš Tamsiosios energijos kameros ir Sloano skaitmeninio dangaus tyrimo. Ankstyvieji ir vėlyvieji Visatos kadrai, skaitomi kartu, atskleidė nedidelį, bet nuolatinį neatitikimą tarp to, kaip šiandien materija atrodo susitelkusi, ir to, kiek ji turėjo išaugti.

Paprastai tariant: ankstyvosios Visatos matavimai rodo, kad struktūros turėjo išaugti šiek tiek daugiau nei rodo šiuolaikiniai galaktikų žemėlapiai. Tai nėra krizė. Tai tik užuomina. Šefildo analizė rodo, kad tamsiosios materijos ir neutrinų sąveikos galėtų sumažinti tą įtampą, keisdamos materijos susitelkimo tempą, negriaunant likusio kosmologinio vaizdo.

Jei tamsioji materija bendrautų su neutrinais, tai pakeistų mūsų paieškas abiejų atžvilgiu, nukreipdama dalelių fizikų dėmesį į konkrečias savybes, kurias būtų galima išbandyti laboratorijose, ir suteiktų kosmologams naują svertą aiškinantis struktūrų formavimąsi.

Šią idėją išbandyti teks pažangesniems įrankiams. Artėjantys kosminio mikrobanginio fono eksperimentai, giluminiai galaktikų tyrimai ir silpnojo lęšiavimo žemėlapiai, technikos, aptinkančios menkiausius tolimos šviesos išlinkimus ir atskleidžiančias paslėptą masę, arba sustiprins šį atvejį, arba privers teoretikus sugrįžti prie brėžinių lentos. Jei bus patvirtinta, pasekmė bus paprasta ir gili: sąveika, jungianti nematomus Visatos siūlus, pasiūlydama aiškesnį kelią į tamsiosios materijos prigimtį.

Kol kas Visata mums pateikė užuominą. Ar mūsų naujos kartos teleskopai ir detektoriai bus pasirengę ją perskaityti?