Tiedämme, että tumma aine on olemassa. Lisäksi tutkijoita olisi vaikea selittää selittämään, mitkä ovat ne painovoimavaikutukset, joita he rutiininomaisesti näkevät työskennellessään kosmossa.
Vuosikymmenien ajan tutkijat ovat pyrkineet todistamaan sen olemassaolon murskaamalla protoneja yhdessä suuressa hadronikopterissa. Valitettavasti nämä pyrkimykset eivät ole antaneet mitään konkreettista näyttöä.
Siksi saattaa olla aika miettiä tummaa ainetta. Ja fyysikoilla David M. Jacobsilla, Glenn D. Starkmanilla ja Bryan Lynnillä Case Western Reserve Universitystä on teoria, joka tekee juuri sen, vaikka se kuulostaakin hieman omituiselta.
Uudessa tutkimuksessaan he väittävät, että tumman aineen sijaan, joka koostuu näkymättömistä alkeispartikkeleista, jotka eivät säteile tai absorboi valoa ja sähkömagneettista säteilyä, se tapahtuu ainepaloina, jotka vaihtelevat suuresti massan ja koon suhteen.
Nykyisessä muodossaan on monia johtavia ehdokkaita mitä tumma aine voi olla, jotka vaihtelevat heikosti vuorovaikutteisista massiivisista partikkeleista (alias WIMP) aksioihin. Nämä ehdokkaat ovat houkuttelevia, etenkin WIMP: t, koska tällaisten hiukkasten olemassaolo voi auttaa vahvistamaan supersymmetriateorian - mikä puolestaan voisi auttaa johtamaan toimivaan teoriaan kaikesta (ToE).
Mutta toistaiseksi ei ole saatu todisteita, jotka osoittaisivat lopullisesti jommankumman olemassaolon. Tämän näkymättömän massan lisäksi, että se on välttämätöntä yleisen relatiivisuuden suhteen toimimiseksi, se pysyy näkymättömänä havaitsemista varten.
Jacobsin, Starkmanin ja Lynnin mukaan tämä voisi viitata siihen, että tumma aine on olemassa normaalin aineen valtakunnassa. Erityisesti he harkitsevat mahdollisuutta, että tumma aine koostuu makroskooppisista esineistä - joita he kutsuvat ”makroiksi” -, jotka voidaan karakterisoida grammayksiköinä ja vastaavasti neliösentimereinä.
Makrot eivät ole vain merkittävästi suurempia kuin WIMPS ja akselit, mutta ne voidaan mahdollisesti koota hiukkasista hiukkasfysiikan standardimallilla - kuten kvarkeista ja leptoneista varhaisesta universumista - sen sijaan, että vaadittaisiin uutta fysiikkaa selittämään olemassaoloaan. WIMPS ja akselit ovat edelleen mahdollisia ehdokkaita pimeästä aineesta, mutta Jacobs ja Starkman väittävät, että on syytä etsiä muualta.
"Mahdollisuus, että tumma aine voi olla makroskooppinen ja jopa esiintyä vakiomallissa, on vanha, mutta jännittävä", Starkman kertoi Space Magazinelle sähköpostitse. "Se on taloudellisin mahdollisuus, ja kun on toistaiseksi epäonnistunut löytämään pimeän aineen ehdokkaita pimeän aineen ilmaisimistamme tai tekemään niitä kiihdyttimissämme, se ansaitsee uuden huomion."
Poistamisen jälkeen useimmat tavalliset aineet - mukaan lukien epäonnistuneet Jupiterit, valkoiset kääpiöt, neutronitähdet, mustat aukot, galaksien keskuksissa olevat mustat aukot ja paljon massaa sisältävät neutriinot - mahdollisten ehdokkaiden joukossa fyysikot keskittyivät eksoottisiin osiin.
Siitä huolimatta, asia, joka oli jossain tavallisen ja eksoottisen välillä - neutronitähteiden tai suurten ytimien välissä - jätettiin pöydälle, Starkman sanoi. "Sanomme sukulaisia, koska heillä on todennäköisesti huomattavasti sekoittuneita outoja kvarkkeja, jotka tehdään kiihdyttimissä ja joilla on yleensä erittäin lyhyt elämä", hän sanoi.
Vaikka omituiset kvarkit ovat erittäin epävakaita, Starkman huomauttaa, että myös neutronit ovat erittäin epävakaita. Mutta heliumissa, sitoutuneena stabiileihin protoneihin, neutronit pysyvät vakaina.
"Tämä avaa mahdollisuuden, että varhaisessa universumissa tehtiin vakaata outoa ydinmateriaalia ja tumma aine ei ole muuta kuin omituisten ydinaineiden tai muiden kvarkkien sitoutuneiden tilojen tai baryonien paloja, jotka ovat itse valmistettu kvarkeista", Starkman sanoi.
Tällainen tumma aine sopisi vakiomalliin.
Tämä on kenties makroteorian houkuttelevin osa: ajatus, että tumma aine, josta maailmankaikkeuden kosmologinen malli riippuu, voidaan todistaa ilman tarvetta lisähiukkasille.
Silti ajatus siitä, että maailmankaikkeus on täynnä paksu, näkymätön massa kuin lukemattomia näkymättömiä hiukkasia, tekee universumista hieman tuntemattoman, eikö niin?
