Nova analiza pod vodstvom Lei Zua sugeriše da neutrini mogu slabo interagovati sa tamnom materijom, što bi pomoglo da se objasni nesklad između opservacija ranog i savremenog Univerzuma. Kombinovani podaci iz dve CMB opservacije, tri BAO skupa i Dark Energy Survey pokazuju preferenciju za takvu interakciju sa statističkom sigurnošću od 3 σ. Iako daleko od konačnog dokaza, rezultat je dovoljno značajan da opravda dalje teorijsko i eksperimentalno ispitivanje.
Duh Čestice i Tamna Materija: Nova Studija Sugeriše Slabe Interakcije Koje Mogu Razrešiti Kosmičku Zagonetku
abstract image of tiny metal spheres
Novo istraživanje ranog Univerzuma, predvođeno stručnjacima Poljskog Nacionalnog Centra za Nuklearna Istraživanja, ukazuje da neutrini — tzv. „duh čestice“ — mogu slabo interagovati sa tamnom materijom. Ako se ova interakcija potvrdi, mogla bi pomoći da se objasni dugo prisutan nesklad između opservacija ranog i savremenog Univerzuma.
Šta su neutrini i tamna materija?
Neutrini su izuzetno lakе, neutralne čestice koje nastaju u velikim količinama pri procesima kao što su supernove i nuklearna fuzija u zvezdama. Milijarde neutrina prolaze kroz naše telo svakog sekunda, a njihovo detektovanje zahteva specijalizovane podzemne eksperimente.
Tamna materija se, za razliku od obične materije, ne „svetli“ i ne interaguje elektromagnetno — njeno postojanje zaključujemo iz gravitacionih efekata na brzine rotacije galaksija i savijanje prostor-vremena. Procena je da čini približno 85% ukupne materije u Univerzumu.
Problemi u kosmologiji koje istraživanje pokušava da reši
Ako parametre koji opisuju raniji Univerzum — posebno one izvedene iz Kosmičke mikrotalasne pozadine (CMB) i baryon acoustic oscillations (BAO) — ekstrapolujemo do danas koristeći standardni kosmološki model, dobijamo Univerzum koji je značajno „klupkaviji“ (s više struktura na malim skalama) nego što ga posmatramo danas. To ne znači da je standardni model pogrešan, već da možda nije potpun.
Kako je sprovedena studija
Tim predvođen fizičarem Lei Zuom sastavio je jednu od najkompletnijih kombinovanih baza podataka do sada: dve nezavisne opservacije CMB-a, tri skupa BAO podataka i merenja iz Dark Energy Survey-a. Autori su potom pokrenuli kosmološke simulacije koje u model uvode mogućnost slabe raspršenosti (scattering) neutrina na tamnoj materiji i uporedili rezultate sa modelom bez te interakcije.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Glavni rezultat
Obedinjeni podaci pokazuju preferenciju za prisustvo slabe interakcije između neutrina i tamne materije sa statističkom pouzdanošću od oko 3 σ (sigma). To je dovoljno značajno da zaslužuje dalja ispitivanja, ali nije blizu uobičajenog standarda za definitivni dokaz u fizici čestica (obično ~5 σ).
"Ova napetost ne znači da je standardni kosmološki model pogrešan, već da možda nije potpun," kaže kosmologinja Eleonora Di Valentino (Univerzitet u Šefildu). "Naša studija pokazuje da bi interakcije između tamne materije i neutrina mogle pomoći u objašnjenju ove razlike."
Teoretski fizičar William Giarè napominje da bi potvrda takve interakcije označila „temeljni proboj“ i pružila jasniji pravac za eksperimentalne potrage u laboratorijama. Sebastian Trojanowski iz poljskog centra ističe da će za dalje potvrđivanje biti neophodno ići dalje od uobičajenih aproksimacija korišćenih u čestičnoj kosmologiji.
Šta ovaj nalaz znači
Ako se pokaže istinitim, blago rasipanje između neutrina i tamne materije moglo bi delimično ublažiti nesklad između mjerenja ranog i kasnog Univerzuma i podstaći male, ali važne izmene u standardnom kosmološkom modelu — pre svega ukidanje stroge pretpostavke da je tamna materija potpuno bez sudara.
Dalji koraci
Rezultat je u skladu sa prethodnim indicijama iz drugih istraživanja, ali je neophodno više podataka, nezavisnih analiza i poboljšanih teorijskih modela. Budući radovi će ciljati rigorozniju obradu efekata u simulacijama i povezivanje kosmoloških nalaza sa eksperimentalnim pretragama čestica.
Studija je objavljena u Nature Astronomy.
Pomozite nam da budemo bolji.
