Je li tamna tvar mnogo lakša nego što smo mislili…

Desetljećima znanstvenici pokušavaju razotkriti kozmičku zagonetku – tamnu tvar, nevidljivu masu koja oblikuje naš svemir. Dokazi o njezinom postojanju su neosporni: galaksije se okreću prebrzo da bi ih njihova vidljiva masa zadržala, skupovi galaksija kreću se nevjerojatnom brzinom a kozmičke strukture rastu tempom koji prkosi našem razumijevanju gravitacije. Ipak, unatoč njezinoj ključnoj ulozi u svemiru, identitet tamne tvari ostaje nepoznat.

Mnogi istraživači usredotočili su se na otkrivanje teških čestica tamne tvari ali nova istraživanja sugeriraju da možda tražimo na krivom mjestu. Studija objavljena na arXiv-u tvrdi da bi preteška tamna tvar uništila samu tkaninu svemira, prisiljavajući nas da razmotrimo lakše kandidate poput aksiona.

Što tamnu tvar čini tako posebnom

Tamna tvar čini većinu mase svemira i gotovo nikako ne stupa u interakciju s običnom tvari. Ovo je čini gotovo nemogućom za izravno promatranje. Znanstvenici su se usredotočili na čestice mase između 10 i 1.000 gigaelektronvolti (GeV), usporedive s poznatim česticama poput W bozona ili top kvarka. Ovi kandidati savršeno se uklapaju u proširenja Standardnog modela fizike čestica. Međutim, eksperimenti osmišljeni za otkrivanje tamne tvari u ovom rasponu opetovano nisu dali rezultate.

Kako istraživači usavršavaju svoje modele, sada se pitaju može li tamna tvar biti mnogo lakša ili teža nego što se prije mislilo. Nova studija pruža ključne uvide u to zašto bi pretjerano teška tamna tvar mogla uništiti svemir kakav poznajemo.

Higgsov bozon, poznat i kao “Božja čestica,” ključan je u ovoj raspravi. Njegova masa iznosi oko 125 GeV a kroz svoje interakcije daje masu drugim česticama. Ako bi čestice tamne tvari bile teže od nekoliko tisuća GeV, to bi značajno promijenilo masu Higgsova bozona i udaljilo je od vrijednosti koju znanstvenici promatraju. Budući da je Higgsov bozon važan za funkcioniranje osnovnih zakona fizike, takva promjena mogla bi poremetiti ravnotežu svemira i zaustaviti ključne interakcije među česticama.

Može li tamna tvar biti lakša nego što mislimo

Ako se isključi teška tamna tvar, potraga se preusmjerava na lakše mogućnosti. Aksioni, ultralaki kandidati koje predviđaju neki teorijski modeli, postali su glavni fokus istraživanja. Za razliku od težih kandidata, ove čestice ne bi narušavale Higgsov bozon niti Standardni model. Ako se ovo otkriće potvrdi, moglo bi preoblikovati eksperimentalne pristupe, preusmjeravajući resurse na otkrivanje tamne tvari male mase.

Ova promjena perspektive mogla bi označiti novu eru u istraživanju tamne tvari. Lakši kandidati poput aksiona mogli bi biti ključ za rješavanje jedne od najvećih zagonetki znanosti. Zasad istraživači moraju nastaviti usavršavati svoje modele, pomičući granice fizike čestica i istražujući nevidljive temelje svemira. Kako se eksperimenti razvijaju a tehnologija napreduje, možda ćemo napokon otkriti pravu prirodu tamne tvari i time preoblikovati naše razumijevanje kozmosa.

Kosmos