Halou materie întunecată (reprezentare grafică). credit: wikipedia.org
Materia întunecată ar putea interacţiona cu materia obișnuită; în acest caz este imposibil de identificat în cadrul acceleratoarelor de particule. Un grup de cercetători a propus folosirea a miliarde de micropendule mecanice – o reţea care vibrează la trecerea unei particule de materie întunecată.
Materia întunecată este această misterioasă materie care nu emite lumină şi atrage gravitaţional materia normală, făcând-o să se miște în structurile cosmice din univers: galaxii şi grupări de galaxii.
Materia întunecată interacţionează cu materia vizibilă, din câte știm, doar prin interacţiunea gravitaţională; se speră – însă nu avem certitudinea că aşa este – că ar putea interacţiona cu materia normală şi prin forţe încă necunoscute. Din acest motiv au fost propuse şi construite multe experimente atât în cadrul acceleratoarelor de particule, cât şi în cadrul laboratoarelor subterane unde se caută această a cincea forţă – cea prin care materia întunecată ar interacţiona cu materia normală.
Dar dacă aceasta nu există? Dacă aşa stau lucrurile, experimentele care încearcă să identifice particule de materie întunecată prin interacţiuni pe care acestea le-ar avea cu materia vizibilă nu vor obține rezultatele dorite! Ce putem face însă în această situaţie?
Un grup de cercetători a propus o soluţie ingenioasă, care se bazează doar pe interacţiunea gravitaţională între materia întunecată şi materia normală.
Într-un articol publicat recent în revista Physical Review D un grup de cercetători a propus realizarea unei reţele care să cuprindă miliarde de micropendule, organizate într-un cub cu latura de circa 10 metri. La trecerea particulelor de materie întunecată acestea ar interacţiona gravitaţional cu pendulele, făcându-le să se oscileze, urmărind parcursul materiei întunecate. Ar fi posibil, de asemenea, să se determine direcţia de unde provine materia întunecată. Pendulele ar fi menţinute la o temperatură extrem de joasă – apropiată de zero absolut, 0 K. În plus reţeaua de pendule ar trebui izolată de razele cosmice (experimentul ar trebui, așadar, să fie derulat într-un laborator subteran) şi de radioactivitatea din mediul înconjurător (care ar emite particule identificabile de aparatele de măsură, semnale însă care nu au de-a face cu materia întunecată). Când ar apărea o particulă de materie întunecată, pendulele ar oscila de-al lungul traiectoriei acesteia, întrucât aceasta ar atrage gravitaţional aceste micropendule.
Ce fel de particule de materie întunecată ar putea „vedea” un astfel de instrument? Doar pe cele care au o masă capabilă să exercite o atracţie gravitaţională măsurabilă asupra pendulelor; ceea ce înseamnă că eventuale particule de materie întunecată cu masa asemănătoare protonilor nu ar fi detectate.
Calculele arată că materia întunecată – ca să fie măsurată de reţeaua de pendule – ar trebui să fie compusă din particule care au masa cuprinsă între câteva micrograme şi câteva miligrame – deci o masă mult mai mare decât particulele cunoscute. Acest interval de mase este interesant, întrucât conţine aşa-numita masă a lui Planck (22 micrograme) - definită de trei constante fundamentale ale universului, o masă care joacă un rol deosebit în fizică (masa lui Planck închisă într-un volum cu raza egală cu lungimea lui Planck, circa 10-35 m, ar forma o mini-gaură neagră).
Există însă materie întunecată compusă din particule cu masă atât de mare? Nu ştim! Ar putea însă să existe; grupări de quarcuri, extrem de mulţi, care conţin quarcuri stranii ar putea forma strangeleți (eng. strangelet) stabili; cu cât mai multe quarcuri stranii, cu atât mai stabilă ar fi particula rezultată! Ar trebui însă efectuate mai multe măsurători asupra quarcurilor stranii să ştim dacă într-adevăr pot forma strangeleți. Acest lucru îl facem de exemplu la acceleratorul DAFNE de la Frascati în cadrul proiectului SIDDHARTA-2, care măsoară cât de puternică este interacţiunea quarcurilor stranii cu materia nucleară.
Ar putea însă exista şi alte particule cu masă atât de mare precum masa lui Planck!
Rămâne de văzut dacă se va reuşi construirea acestei reţele de pendule care să identifice materia întunecată doar pe baza interacţiunii gravitaţionale a acesteia cu materia obișnuită.
