Mi a magyarázat arra, hogy a lényegében hipotetikus, de mégis a tudósok többsége által létezőként elfogadott sötét anyag jóval nagyobb arányban található az univerzumban a normál anyaghoz képest? A kérdést régóta próbálják megválaszolni a kutatók, de egyelőre még a sötét anyag mibenléte is rejtélyt jelent és létezésének konkrét bizonyítása is komplex feladat, amelyet mélyen a föld alatt megépített, a kozmikus sugárzástól védett laboratóriumokban próbálnak megoldani. Az eddigi egyetlen kísérlet, amelynek során sikerült a sötét anyagot detektálni, méghozzá nem is egyszer, a DAMA projekt, amelynek eredményeit különböző szakértői csoportok mind máshogy értelmezik.

A programban résztvevő tudósok szerint a nátrium-jodid kristályt tartalmazó detektorral mért, szezonális eltérést mutató gyakorisággal történő felvillanások a sötét anyag és a kristály részecskéinek ütközéséből származnak. A mérések arra utalnak, hogy miközben a Naprendszer keresztülhalad a galaxis sötét anyag gyűrűjén, egy ponton több sötét anyag részecske érkezik a Földre, ilyenkor a detektor is jelentősebb mennyiségű interakciót észlel. Más kutatók viszont cáfolják az elméletet, mondván, hogy a mért értékek magyarázata lehet a laboratóriumot körülvevő objektumok természetes radioaktivitása vagy más egyéb hétköznapibb tényező is, például a mérések metódusából következő hiba, elvégre nehezen érthető, hogy a számos sötét anyag kísérlet közül miért csak egy járt ilyen kiemelkedő eredményekkel, miközben a többi detektor mind néma maradt.

A dél-koreai COSINE-100 projekt volt a legutóbbi azoknak a sorában, amelynek során időt és költséget nem kímélve megpróbálták amennyire csak lehet pontosan leutánozni a DAMA kísérlet felépítését, de a kutatók nem jártak sikerrel és nem tudták ugyanazokat az eredményeket produkálni.

A láthatatlan anyag, úgy tűnik, továbbra sem fedi fel magát a kíváncsi tekintetek előtt.

A gyakorlati megfigyelés (lehetséges) hiánya viszont nem zárja ki, hogy elméleti síkon magyarázatot adjanak a fizikusok a sötét anyaggal kapcsolatos kérdésekre, többek között arra, hogy jelenleg miért éppen a vélt arányban található normál és sötét anyag az univerzumban. Egy új teória szerint ez a látható anyagot transzformáló sötét anyag jelenlétének a következménye, amely magához hasonlóvá teszi a vele érintkező részecskéket. Az Oslói Egyetem professzora, Torsten Bringmann és kutatócsapata november elején publikálta azt a tanulmányt a Physical Review Lettersben, amelyben bemutatják az új modellt, ami az úgynevezett freeze-in (befagyásos) elmélet egyik verziójának vagy továbbgondolásának mondható: eszerint az univerzum születésekor a sötét anyag csak nagyon kis mértékben volt jelen a normál anyag mellett, de később a forrongó plazmából egyre több és több láthatatlan anyag alakult ki, míg a sűrűsége el nem érte a mai értékét.

Bringmann változata ezen annyiban módosít, hogy a sötét anyag mennyiségének növekedését egyfajta "zombi" jelenséggel okolja:

a sötét anyag részecskéi a körülötte lévő standard modell részecskéket átváltoztatják sötét anyaggá,

így szaporodik a számuk exponenciálisan.

A teória megválaszolja a kérdést, hogy hogyan lehetséges a sötét anyag gyors elterjedése a korai univerzumban és hogy miért állt meg egy bizonyos ponton a növekedés. Mivel a világegyetem folyamatos tágulása miatt a részecskék is egyre távolabb kerülnek egymástól, ezért arra is egyre kevesebb lehetőség nyílik, hogy a sötét anyag interakcióba lépjen a látható anyaggal és folytassa az átalakítást.

Hogy az elképzelés megállja-e a helyét a gyakorlatban is, arra a kutatók szerint a kozmikus háttérsugárzás adhat választ, az ugyanis a múlt lenyomatát hordozza és valamilyen formában kimutathatóak belőle a sötét anyag sűrűségbeli változásának jelei. Az elkövetkező időkben az egyszerű, de mégis potenciálisan sok homályos részletet megmagyarázó elméletet további mérésekkel próbálják majd meg alátámasztani a fizikusok, akik az általuk javasolt modellben vázolt mechanizmust a járványok terjedésének sajátosságaival hozzák párhuzamba.
A tanulmány korábbi, ArXiv preprint szerveren megjelent verziója a pandemic dark matter (pandémiás sötét anyag) elnevezést javasolja ennek a típusú sötét anyagnak a megjelölésére, a korábbi forbidden (tiltott), cannibal (kannibál) vagy éppen zombie (zombi) sötét anyag sorába illeszkedve, bár ezek az elméletek a freeze-out (kifagyásos) magyarázat különböző variációit képviselik, ami szerint a kezdeti idők nagyon nagy mennyiségű sötét anyag tömege idővel csökkent a jelenlegi arányára.

(APS Physics Fotó: Pixabay/WikiImages, Wikimedia Commons, Getty Images/Thanapol sinsrang)

További cikkek a témában:

Egyetlen perc alatt megérhetjük, hogy mi az a sötét anyag Általános iskolás fizikai ismeretekre és egyetlen percre van szükségünk ahhoz, hogy a látszólag komplex jelenség, a sötét anyag alapjait megértsük.
A kvantumkristály felfedheti, ahogy a sötét anyag interakcióba lép a normál anyaggal A világegyetem legnagyobb részét olyan rejtélyes anyag alkotja, amelynek észlelésére csak közvetett módon van lehetőség. Miből áll a sötét anyag, ami úgy tűnik, hogy különbözik minden általunk ismert részecske felépítésétől? A kvantumösszefonódás választ adhat a kérdésre.
Nemsokára megtalálhatjuk az ősrobbanás alkotta első fekete lyukakat, avagy a gravitációshullám-detektorok jövője A gravitációs hullámokat mindössze 5 évvel ezelőtt észlelték először a fizikusok, és ezzel egy új fizika is elkezdődött. A téridő felületében keletkező hullámok akkor keletkeznek, amikor a hatalmas tömegű fekete lyukak vagy neutroncsillagok összeütköznek.