Lënda e errët mund të jetë një relike kozmike nga dimensione shtesë

Materia e errët, substanca e pakapshme që përbën pjesën më të madhe të masës në univers, mund të përbëhet nga grimca masive të quajtura gravitone që u shfaqën për herë të parë në momentin e parë pas Big Bengut. Dhe këto grimca hipotetike mund të jenë refugjatë kozmikë nga dimensione shtesë, sugjeron një teori e re.

Llogaritjet e studiuesve lënë të kuptohet se këto grimca mund të ishin krijuar në sasitë e duhura për të shpjeguar lëndën e errët, e cila mund të “shihet” vetëm përmes tërheqjes së saj gravitacionale në lëndën e zakonshme. “Gravitonet masive prodhohen nga përplasjet e grimcave të zakonshme në universin e hershëm. Ky proces besohej të ishte shumë i rrallë që gravitonët masivë të ishin kandidatë për lëndën e errët,” bashkëautori i studimit Giacomo Cacciapaglia, një fizikant në Universitetin e Lionit në Francë. , tha për Live Science.

Por në një studim të ri të botuar në shkurt në revistën Physical Review Letters (hapet në skedën e re), Cacciapaglia, së bashku me fizikantët e Universitetit Korean Haiying Cai dhe Seung J. Lee, zbuluan se mjaft nga këto gravitone do të ishin krijuar në universin e hershëm. për të llogaritur të gjithë lëndën e errët që zbulojmë aktualisht në univers.

Gravitonët, nëse ekzistojnë, do të kishin një masë më të vogël se 1 megaelektronvolt (MeV), pra jo më shumë se dyfishi i masës së një elektroni, zbuloi studimi. Ky nivel mase është shumë më i ulët se shkalla në të cilën bozoni Higgs gjeneron masë për lëndën e zakonshme – gjë që është thelbësore për modelin që të prodhojë mjaft prej tyre për të llogaritur të gjithë lëndën e errët në univers. (Për krahasim, grimca më e lehtë e njohur, neutrinoja, peshon më pak se 2 elektronvolt, ndërsa një proton peshon afërsisht 940 MeV, sipas Institutit Kombëtar të Standardeve dhe Teknologjisë (hapet në skedën e re).

Ekipi i gjeti këto gravitone hipotetike ndërsa kërkonte prova të dimensioneve shtesë, të cilat disa fizikanë dyshojnë se ekzistojnë së bashku me tre dimensionet e vëzhguara të hapësirës dhe dimensionin e katërt, kohën.

Në teorinë e ekipit, kur graviteti përhapet përmes dimensioneve shtesë, ai materializohet në universin tonë si gravitone masive.

Por këto grimca do të ndërveprojnë vetëm dobët me materien e zakonshme dhe vetëm nëpërmjet forcës së gravitetit. Ky përshkrim është jashtëzakonisht i ngjashëm me atë që dimë për materien e errët, e cila nuk ndërvepron me dritën, por ka një ndikim gravitacional të ndjerë kudo në univers. Ky ndikim gravitacional, për shembull, është ajo që i pengon galaktikat të fluturojnë larg.

“Përparësia kryesore e gravitoneve masive si grimca të materies së errët është se ato ndërveprojnë vetëm gravitacionale, prandaj mund t’i shpëtojnë përpjekjeve për të zbuluar praninë e tyre,” tha Cacciapaglia.

Në të kundërt, kandidatët e tjerë të propozuar të lëndës së errët – të tilla si grimcat masive me bashkëveprim të dobët, aksione dhe neutrinot – mund të ndihen gjithashtu nga ndërveprimet e tyre shumë delikate me forcat dhe fushat e tjera.

Fakti që gravitonet masive mezi ndërveprojnë nëpërmjet gravitetit me grimcat dhe forcat e tjera në univers, ofron një avantazh tjetër.

“Për shkak të ndërveprimeve të tyre shumë të dobëta, ato prishen aq ngadalë saqë mbeten të qëndrueshme gjatë gjithë jetës së universit,” tha Cacciapaglia, “Për të njëjtën arsye, ato prodhohen ngadalë gjatë zgjerimit të universit dhe grumbullohen atje deri më sot.”

Në të kaluarën, fizikantët mendonin se gravitonët nuk ishin kandidatë të materies së errët, sepse proceset që i krijojnë ato janë jashtëzakonisht të rralla. Si rezultat, gravitonet do të krijoheshin me ritme shumë më të ulëta se grimcat e tjera.

Por ekipi zbuloi se në pikosekondin (triliontën e sekondës) pas Big Bengut, do të ishin krijuar më shumë nga këto gravitone sesa sugjeronin teoritë e kaluara. Ky përmirësim ishte i mjaftueshëm që gravitonët masivë të shpjegonin plotësisht sasinë e materies së errët që zbulojmë në univers, zbuloi studimi.

“Përmirësimi erdhi si një tronditje,” tha Cacciapaglia. “Na duhej të bënim shumë kontrolle për t’u siguruar që rezultati ishte i saktë, pasi rezulton në një ndryshim paradigme në mënyrën se si ne i konsiderojmë gravitonët masivë si kandidatë të mundshëm të lëndës së errët”.

Për shkak se gravitonet masive formohen nën shkallën energjetike të bozonit Higgs, ata çlirohen nga pasiguritë që lidhen me shkallët më të larta të energjisë, të cilat fizika aktuale e grimcave nuk i përshkruan shumë mirë.

Teoria e ekipit lidh fizikën e studiuar në përshpejtuesit e grimcave si Përplasësi i Madh i Hadronit me fizikën e gravitetit. Kjo do të thotë se përshpejtuesit e fuqishëm të grimcave si përplasësi rrethor i së ardhmes në CERN, i cili duhet të fillojë të funksionojë në vitin 2035, mund të kërkojë prova të këtyre grimcave të mundshme të materies së errët.