Două dintre cele mai misterioase particule din Univers, materia întunecată şi neutrinii, ar putea să intre frecvent în coliziune în cosmos, o descoperire care are potenţialul să ofere răspunsul la cele mai grele probleme cu care se confruntă modelul standard din cosmologie, conform unui studiu publicat la 2 ianuarie în jurnalul Nature Astronomy, transmite joi Live Science.
Aceste două particule, materia întunecată, care este o particulă ipotetică, ce nu a fost niciodată observată direct şi respectiv neutrinii, supranumiţi şi "particulele fantomă", sunt printre cele mai puţin cunoscute particule din Univers, scrie Agerpres.
În noul studiu, o echipă internaţională de cercetători susţine că a găsit dovezi că particulele de materie întunecată şi neutrinii ar intra în coliziune, transferându-şi impulsul (mărime fizică egală cu produsul dintre masa şi viteza unui corp în mişcare). Această interacţiune surprinzătoare ar putea ajuta la explicarea motivului pentru care Universul este mai puţin populat de regiuni dense, precum galaxiile, decât s-a prezis - cu alte cuvinte, este mai puţin "aglomerat" decât credeau cosmologii că ar trebui să fie, au declarat cercetătorii într-un comunicat.
Materia întunecată este substanţa misterioasă, invizibilă, care constituie 85% din materia din Univers. După cum sugerează şi numele său, materia întunecată nu emite lumină, aşa că existenţa sa a fost dedusă doar indirect din influenţa sa gravitaţională.
Neutrinii sunt particule subatomice cu mase infinitezimal de mici şi fără sarcină electrică, aşa că interacţionează foarte rar cu alte particule. Sunt produşi în diverse procese nucleare, inclusiv fuziunea stelară şi supernovele, în cantităţi enorme: în fiecare secundă, aproximativ 100 de miliarde de neutrini trec prin fiecare centimetru pătrat al corpului uman, a relatat anterior Live Science.
Totuşi, materia întunecată şi neutrinii nu ar trebui să interacţioneze, conform modelului teoretic acceptat în cosmologie. Cu toate acestea, acest studiu recent oferă noi argumente că materia întunecată şi neutrinii ar putea interacţiona până la urmă.
Dacă materia întunecată şi neutrinii se ciocnesc şi îşi transferă impuls unul altuia în acest proces, această descoperire ar inspira o regândire a modelului acceptat. Astfel de coliziuni ar putea ajuta, de asemenea, la explicarea "tensiunii S8", o nepotrivire între "aglomerarea" aşteptată şi cea reală a Universului.
"Această tensiune nu înseamnă că modelul cosmologic standard este greşit, dar ar putea sugera că este incomplet", a explicat în comunicat Eleonora Di Valentino, co-autoare a studiului şi cercetător senior la Universitatea din Sheffield, Marea Britanie. "Studiul nostru arată că interacţiunile dintre materia întunecată şi neutrini ar putea ajuta la explicarea acestei diferenţe, oferind o nouă perspectivă asupra modului în care s-au format structurile din Univers".
Neconcordanţa provine din descoperirile cercetătorilor conform cărora cosmosul actual nu este atât de compactat pe cât s-a prezis, pe baza observaţiilor radiaţiei cosmice de fond (CMB) - prima lumină din Univers, emisă când cosmosul avea doar 380.000 de ani.
"Afirmaţia că structurile cosmice sunt 'mai puţin aglomerate' este cel mai bine înţeleasă în sens statistic, mai degrabă decât ca o schimbare a aspectului galaxiilor sau roiurilor individuale. Se referă la o eficienţă redusă în creşterea structurilor cosmice în timp", a declarat pentru Live Science prin e-mail co-autorul studiului, William Giare, cosmolog la Universitatea din Hawaii.
Cercetătorii au încercat să combine dovezile provenite din fluctuaţiile de energie şi densitate din CMB şi din oscilaţiile acustice barionice (BAO) - unde de presiune "îngheţate" în timp de la începutul cosmosului - cu observaţii mai recente ale structurii la scară largă a Universului.
Datele din universul timpuriu provin de la Telescopul ACT (Atacama Cosmology Telescope) din Chile şi de la telescopul Planck al Agenţiei Spaţiale Europene, conceput pentru a studia CMB. Datele din universul de vârstă ulterioară provin de la Telescopul Victor M. Blanco din Chile şi de la Sloan Digital Sky Survey, un efort de două decenii pentru a crea o hartă 3D a milioane de galaxii pe o distanţă de peste 11 miliarde de ani-lumină. Cercetătorii au încorporat, de asemenea, date de la Dark Energy Survey.
În cele din urmă, cercetătorii au combinat aceste date şi au modelat evoluţia Universului. Atunci când au fost luate în considerare coliziunile dintre materia întunecată şi neutrini şi schimbul de impuls rezultat, simulările au generat modelul unui univers care este mai apropiat de observaţiile reale.
"Verdictul final va veni din viitoarele studii mari ale cerului, cum ar fi cele de la Observatorul Vera C. Rubin, şi din lucrări teoretice mai precise", a explicat într-o declaraţie separată liderul echipei de cercetare Sebastian Trojanowski, fizician teoretician la Centrul Naţional pentru Cercetări Nucleare din Polonia. "Acestea ne vor permite să determinăm dacă suntem martorii unei noi descoperiri în sectorul întunecat sau dacă modelele noastre cosmologice necesită ajustări suplimentare. Cu toate acestea, fiecare dintre aceste scenarii ne apropie de rezolvarea misterului materiei întunecate".
Comentează