Una particella di materia oscura può avere le dimensioni di una cellula umana

Una particella di materia oscura può avere le dimensioni di una cellula umana

Una nuova ricerca mostra che la materia oscura può essere composta da particelle, ognuna delle quali pesa quasi quanto le cellule umane e ha una densità sufficiente per diventare un buco nero in miniatura.

Mentre si ritiene che la materia oscura sia la sesta di tutta la materia dell'universo, gli scienziati non sanno ancora di cosa sia fatta questa strana sostanza. Fedele al suo nome, la materia oscura non è visibile - non emette, riflette o addirittura blocca la luce. Di conseguenza, la materia oscura può ora essere studiata solo a causa dei suoi effetti gravitazionali sulla materia ordinaria. E la sua natura è attualmente uno dei più grandi segreti della scienza.

Gli autori di un nuovo studio scientifico hanno affermato che se la materia oscura è costituita da tali particelle supermassicci, gli astronomi potrebbero rilevare i loro segni nell'ultimo bagliore del Big Bang.

Precedenti studi sulla materia oscura hanno in gran parte eliminato tutti i materiali convenzionali noti come candidati per coloro che compongono questo misterioso materiale. Gli effetti gravitazionali attribuiti alla materia oscura includono i moti orbitali delle galassie: la massa totale della materia visibile nella galassia, come le stelle e le nubi di gas, non può spiegare i moti della galassia, quindi deve essere presente una massa aggiuntiva invisibile. Gli scienziati aderiscono ancora all'opinione che questa massa mancante consiste in un nuovo tipo di particelle che interagiscono molto debolmente con la materia ordinaria. Queste nuove particelle esisteranno al di fuori del modello standard della fisica delle particelle, che è la migliore descrizione corrente del mondo subatomico. Alcuni modelli di materia oscura suggeriscono che questa sostanza cosmica consiste in particelle massive interagenti debolmente o particelle massive che interagiscono debolmente (WIMP), che si pensa siano circa 100 volte la massa di un protone. Questo è indicato dal co-autore dello studio McCullen Sandora, un cosmologo dell'Università della Danimarca meridionale. Tuttavia, nonostante numerose ricerche, i ricercatori non hanno trovato alcun UHF, lasciando aperta la possibilità che le particelle di materia oscura potessero consistere in qualche altra significativa sostanza.

Ora Sandora e i suoi colleghi stanno studiando il limite superiore della massa di materia oscura - cioè, stanno cercando di scoprire quanto siano massicce le singole particelle, sulla base di ciò che gli scienziati sanno di loro. In questo nuovo modello, noto come materia oscura interagente di Planck, ciascuna delle particelle che interagiscono debolmente pesa circa 1019 o 10 miliardi di miliardi di volte di più di un protone, o "circa pesante come una particella può essere prima che si trasformi in un buco nero in miniatura ", Ha detto Sandora a Space.com.

Una particella con 1019 masse protoniche pesa circa 1 microgrammo. Per confronto, gli studi dimostrano che una tipica cellula umana pesa circa 3,5 mg.

La genesi dell'idea di queste particelle supermassicci "è iniziata con una sensazione di depressione, che, a quanto pare, accompagna tutti gli sforzi per produrre o rilevare UHF e tuttavia non porta alcun indizio incoraggiante", ha affermato Sandora. "Non possiamo ancora escludere lo script UHRO." Ma ogni anno ci sono sempre più sospetti che non siamo in grado di notarli. In effetti, finora non ci sono stati indizi definitivi che ci sia una nuova fisica al di fuori del Modello Standard in qualsiasi scala energetica disponibile, quindi abbiamo dovuto pensare al limite finale di questo scenario. " Questa illustrazione, tratta dalla modellizzazione al computer, mostra uno sciame di coaguli di materia oscura attorno alla nostra Via Lattea.

Sandora ed i suoi colleghi consideravano la loro ipotesi un po 'più della curiosità, dal momento che l'ipotetico carattere di massa delle particelle significa che non esiste alcun modo per nessun collettore di particelle sulla Terra di produrlo e dimostrare (o smentire) una tale esistenza.

Ma ora, i ricercatori hanno suggerito che, se tali particelle esistono, allora i segni della loro esistenza possono essere rilevati nella radiazione cosmica di fondo a microonde. Questo è l'ultimo bagliore del Big Bang, che ha creato l'universo circa 13, 8 miliardi di anni fa.

Attualmente, la visione prevalente in cosmologia è che nei momenti successivi al Big Bang, l'Universo è cresciuto in proporzioni gigantesche. Questo enorme impulso di crescita, chiamato inflazione, avrebbe appianato il cosmo, spiegando perché ora sembra per lo più lo stesso in tutte le direzioni.

Gli studi dimostrano che dopo la fine dell'inflazione, l'energia rimanente ha riscaldato l'universo neonato durante un'era chiamata "riscaldamento". Sandora ei suoi colleghi suggeriscono che le temperature estreme generate dal riscaldamento potrebbero produrre un gran numero di particelle supermassicci. Questo è sufficiente per spiegare gli effetti gravitazionali della materia oscura che si verificano attualmente nell'Universo.

Tuttavia, affinché questo modello funzioni, il calore durante il riscaldamento dovrebbe essere significativamente più alto di quanto generalmente si suppone nei modelli universali. Un riscaldamento più caldo dovrebbe, a sua volta, lasciare una firma nella radiazione di reliquia che la prossima generazione di esperimenti di reliquia può rilevare. "Tutto questo succederà nei prossimi anni. Speriamo che questo accada nel prossimo decennio e niente di più ", ha detto Sandora. Se la materia oscura consiste di queste particelle superpesanti, una tale scoperta non solo farà luce sulla natura della maggior parte della materia nell'Universo, ma darebbe anche un quadro completo della natura dell'inflazione e di come è iniziata e fermata. Queste sono cose che, secondo gli scienziati, sono ancora molto incerte.

Per esempio, se la materia oscura consiste di queste particelle extra-pesanti, che mostrano che l'inflazione si è verificata ad altissima energia, questo a sua volta significa che è stato in grado di produrre non solo fluttuazioni di temperatura nell'Universo primordiale, ma anche nel suo spazio e tempo sotto forma di onde gravitazionali ", ha detto Sandora. "In secondo luogo, questo suggerisce che l'energia dell'inflazione doveva disintegrarsi nella materia molto rapidamente, perché se ci fosse voluto più tempo, l'Universo si raffreddava fino al punto in cui non sarebbe stato in grado di produrre alcun Planck che interagisse con le particelle di materia oscura in generale" .

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