Un nou model matematic arată că la circa o picosecundă (10−12 s) după Big Bang ar fi putut lua naștere gravitoni masivi, care să reprezinte în prezent materia întunecată din univers. Acest model are însă nevoie de extra-dimensiuni (în prezent vorbim de 4 dimensiuni, trei spațiale și una temporală).
Materia întunecată
Se pare că universul este compus în mare parte din materie întunecată și energie întunecată. Circa 95% din univers ar fi alcătuit din aceste substanțe despre care nu știm mare lucru.
Compoziția universului
Materia întunecată este acea formă de materie care nu emite lumină și pe care o măsurăm ca urmare a efectelor sale gravitaționale asupra materiei vizibile. Această materie influențează viteza de rotație a stelelor de la periferia galaxiilor. O altă posibilitate ar fi aceea conform căreia teoria gravitației (teoria relativității generale a lui Albert Einstein) nu este corectă. Există însă motive solide care ne fac să credem că în univers există materie întunecată.
Cum căutăm materia întunecată?
În cadrul proiectelor de cercetare unde se încearcă să se descopere materia întunecată se folosesc metode diverse.
Există proiecte în derulare atât în laboratoare de cercetare subterane, care caută să descopere materia întunecată care provine din spațiu și interacționează cu detectoarele noastre, cât și cadrul unor acceleratoare de particule, unde se încearcă generarea materiei întunecate, ca efect al ciocnirilor fasciculelor de particule (în mod asemănător cu metoda folosită pentru descoperirea bosonului Higgs).
Alte abordări se referă la identificarea unor posibile particule de materie întunecată, cum ar fi axionii, care se presupune că au masa extrem de mică, fiind nevoie de echipamente și experimente capabile să observe alte fenomene care sunt generate de interacțiunea axionilor cu materia normală. Până în prezent însă nu au fost descoperite urme credibile de materie întunecată în cadrul cercetărilor trecute ori curente.
Tipologii de materie întunecată
Pe lângă axionii deja amintiți, au fost căutate alte tipuri de particule. Așa-numitele WIMPS, particule masive care interacționează extrem de slab cu materia normală, căutate în special în cadrul experimentele subterane.
O altă ipoteză se referă la particulele supersimetrice, o dublură a particulelor din teoria modelului standard, care însă ar avea masa mult mai mare și spin opus (spinul fiind o proprietate cuantică a particulelor). Nici acestea, căutate în cadrul acceleratoarelor de particule, nu au fost încă descoperite. În acest context se studiază noi posibilități, una dintre acestea ar fi gravitonii masivi.
Gravitonii masivi ca materie întunecată
Într-un articol publicat recent în Phys. Rev Letters. se prezintă un model în care universul ar avea dimensiuni suplimentare, care la ora actuală ar fi „compactate” (împăturite sau ghemuite). La început, imediat după Big Bang, în acest univers gravitația ar fi dat naștere unor gravitoni masivi, deci cu masă. Gravitonii sunt particule ipotetice responsabile de gravitație.
Gravitația este interacțiunea cea mai slabă dintre cele patru interacțiuni fundamentale (gravitațională, electromagnetică, nucleară tare și nucleară slabă). În fapt, este mult, mult mai slabă decât celelalte. Interacțiunea electromagnetică este de 1039 mai puternică (adică de 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 de ori) decât gravitația, pe când cea nucleară tare de 1041 ori, iar cea nucleară slabă de 1030 ori. Pentru că gravitația este atât de slabă avem dificultăți în a-i detecta particula care se presupune că este implicată în exercitarea acesteia.
Ca acești gravitoni să explice cantitatea de materie întunecată observată în prezent ar fi trebuit să ia naștere la circa 1 picosecundă după Big Bang și să aibă o masă sub 1 MeV (masa protonului în această unitate este de circa 938 MeV). Acest lucru s-ar fi întâmplat după ce mecanismul Higgs, care dă masă particulelor, ar fi fost deja prezent.
Evident nu știm dacă așa stau lucrurile, dat fiind faptul că vorbim de un model matematic. Modelul arată că există multe posibilități pentru materia întunecată, iar unele dintre acestea nu ar fi descoperite în experimentele actuale. Ba mai mult, cercetătorii studiază posibilitatea altor particule, precum așa-numiții radioni, particule scalare ipotetice.
În viitor vor fi pregătite noi proiecte de cercetare, cu metode care să fie capabile, sperăm, să descopere și aceste forme de materie întunecată precum gravitonii masivi.
