Er wordt aangenomen dat Weakly Interacting Massive Particles (WIMP's) donkere materie domineren en er worden grote inspanningen geleverd om ze te detecteren. WIMP's zijn daarom notoir moeilijk te detecteren, als ze bestaan.
Sommige natuurkundigen hebben echter niet zoveel vertrouwen dat WIMP's de sleutel zijn voor de jacht op donkere materie. In een nieuwe studie hebben twee Amerikaanse onderzoekers het debat over donkere materie heropend, wat suggereert dat het merendeel hiervan zou kunnen bestaan zwaardere, sterk op elkaar inwerkende deeltjes, of mogelijk kleiner, zelfs meer zwak interagerende deeltjes dan de WIMP-theorie. De natuurkundigen gaan zelfs zover dat ze suggereren dat het heelal een nog interessantere plek zou zijn waar WIMP-loze donkere materie domineert ...
“We weten weinig over donkere materie, omdat we het niet rechtstreeks kunnen meten", Zegt Jonathan Feng, natuurkundige aan de University of California, Irvine. 'Maar er zijn theorieën en modellen. WIMP's zijn aantrekkelijk omdat ze voorkomen in veel populaire theorieën over nieuwe deeltjes en interacties. Maar wat als er naast WIMP's nog andere goed gemotiveerde mogelijkheden zijn voor donkere materie?”
Feng, met co-auteur Jason Kumar, publiceerde een paper in Fysieke beoordelingsbrieven genaamd "Donkere materie zonder zwakke massa of zwakke interacties, 'En de resultaten hebben de geldigheid van het focussen op WIMP's als het hoofdbestanddeel van de donkere materie waarvan gedacht wordt dat ze de meerderheid van de massa in ons universum uitmaken, in twijfel getrokken. Het probleem met donkere materie, zoals Feng stelt, is dat we het niet direct kunnen meten (observeren) en daarom hebben we weinig idee wat het is. We weten dat het er is, de beweging van sterrenstelsels en galactische clusters duidt op een zwaartekrachtsinvloed van iets anders dan wat we kunnen zien (d.w.z. lichtgevende materie), maar donkere materie interageert niet via de elektromagnetische kracht, wat het een bijzonder moeilijke entiteit maakt om te bestuderen.
Er zijn sterke theoretische redenen om aan te nemen dat WIMP's centraal staan in onderzoeken naar donkere materie, maar Feng en Kumar hebben modellen samengesteld die andere zwakke en sterk interagerende deeltjes suggereren die enkele van de verschijnselen die we waarnemen kunnen verklaren.
“WIMP's zijn een heel specifiek voorbeeld van donkere materie, maar er is een bredere klasse van deeltjes, 'Voegde Feng eraan toe. 'We ontdekten dat sommige modellen ook de juiste hoeveelheid donkere materie voor het universum voorspelden, maar met donkere materie die veel sterker of zwak interactie vertoonde dan WIMP's. We vragen ons af of bijna exclusieve aandacht voor WIMP's echt gerechtvaardigd is.”
Er wordt inderdaad veel aandacht besteed aan de WIMP-theorie, wat als onderzoekers van donkere materie met één theorie worden verblind ten koste van een meer subtiele verklaring? Een van de belangrijkste punten die naar voren zijn gebracht, is dat er sterk bewijs is dat kandidaten voor donkere materie ondersteunt met een massa van ongeveer 1 GeV. Deze bevinding komt van het DAMA-project (Dark Matter) van de Gran Sasso National Laboratories, Italië, dat het signaal van mogelijke interacties van donkere materie in de galactische halo onderzoekt. WIMPS zijn veel groter, met een massa van 100 GeV. Zou dit signaal afkomstig kunnen zijn van een veel lichtere, zwak interactie hebbende kandidaat voor donkere materie?
Er zijn ook suggesties uit ander onderzoek dat sterk interagerende deeltjes de hele tijd vernietigen, waardoor fotonen met hoge energie worden gegenereerd die overal in het heelal kunnen worden waargenomen. Hoewel dit een theorie is, is Feng optimistisch over energetische foton-experimenten.
Het opnieuw analyseren van de WIMP-dominantie over donkere materie creëert echter een aantal interessante scenario's voor het universum. Door donkere materie zonder WIMP te beschouwen, beginnen zich een aantal nogal exotische verklaringen te vormen.
“Er zijn theorieën dat er een schaduwwereld achter de onze ligt. Het is een spiegelwereld die lijkt op de onze, maar die geen interactie heeft met de onze,'Zei Feng. 'Met donkere WIMP-materie is die mogelijkheid veraf.”
“WIMP-loze donkere materie vereist nieuwe krachten waar we niet veel vanaf weten. Als je bewijs zou kunnen hebben van dit soort donkere materie, zou het een hint kunnen zijn dat deze schaduwwereld bestaat.”
EEN schaduw wereld klinkt misschien een beetje excentriek, maar het is ook gebouwd op levensvatbare theorieën, net zoals de algemeen aanvaarde WIMP-theorie is. Deze nieuwe studie herinnert er zeker aan dat donkere materie een onbekende hoeveelheid is, en onderzoekers zouden open moeten staan voor andere deeltjes en niet alleen WIMPS…
Publicatie: Physical Review Letters
Bron: Physorg.com
