Wimpzilla: τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης

Ένας στρατός από τέρατα Wimpzillas κρύβεται μέσα στο Γαλαξία μας και η Γη βρίσκεται υπό επίθεση. Ακούγεται σαν μυθιστόρημα επιστημονικής φαντασίας, αλλά θα μπορούσε να λύσει δύο μυστήρια που ταλανίζουν τους φυσικούς εδώ και χρόνια: ποιά είναι η πηγή της χαμένης μάζας του Σύμπαντος, και ποιά είναι η καταγωγή των πιο ισχυρών κοσμικών ακτίνων που χτυπούν τον πλανήτη μας.

 

Ο φυσικός Rocky Kolb έκανε τα ψώνια του μια μέρα στο Warrenville του Ιλλινόις και αναρωτιόνταν πώς θα έπρεπε να ονομάσει το σωματίδιο της σκοτεινής ύλης που αυτός και οι συνάδελφοί του μόλις είχαν εφεύρει. Σε μια αφίσα ταινίας σε ένα διερχόμενο λεωφορείο ήταν η απάντηση που ζητούσε. Ήταν το 1998 και η νέα έκδοση Γκοτζίλα μόλις είχε κυκλοφορήσει. Έτσι γεννήθηκε το wimp-zilla.

 

Κανείς δεν ξέρει από τι αποτελείται η σκοτεινή ύλη: Ξέρουμε ακριβώς ότι το 80 τοις εκατό της ύλης του σύμπαντος είναι αόρατο για τα τηλεσκόπιά μας. Η πιο δημοφιλής ιδέα είναι ότι είναι σωματίδια με μάζα που αλληλεπιδρούν ασθενώς, ή WIMPs. Το εύρος της μάζας τους υπολογίζεται ότι είναι μεταξύ 10 και 100 φορές τη μάζα των πρωτονίων, τα οποία θα είχαν παραχθεί στην καυτή αρχέγονη σούπα του σύμπαντος και ‘περιφράχθηκαν’ από τη βαρύτητα για να γεννήσουν τους σημερινούς γαλαξίες.

 

Αλλά αυτό το σενάριο δεν είναι το μοναδικό. Μέσα στα πρώτα δευτερόλεπτα του σύμπαντος, κατά την περίοδο του πληθωρισμού, η διαστολή του ίδιου του χώρου διαχώρισε σωματίδια από το κενό. Ο Kolb και οι συνεργάτες του υπολόγισαν ότι ανάμεσα σε αυτά τα σωματίδια θα μπορούσαν να είναι σκοτεινά σωματίδια που να ζύγιζαν ένα δισεκατομμύριο φορές περισσότερο από ένα WIMP.

 

Η τερατώδης μάζα τους σημαίνει πως τα wimpzillas θα είναι εξαιρετικά σπάνια στο σύμπαν. Δεν θα μπορούν να παραχθούν σε επιταχυντές σωματιδίων και είναι απίθανο να βρεθεί σε έναν από τους μυριάδες υπόγειους ανιχνευτές που ψάχνουν για τα WIMPs. «Είναι πιθανόν τα πιο φευγαλέα σωματίδια της σκοτεινής ύλης που προτάθηκαν ποτέ,» παραδέχεται ο Kolb.

 

Θα μπορούσαν όμως να εξακολουθούν να αφήνουν κάποια πολύ ασθενή ιδιαίτερα χαρακτηριστικά πάνω στην μικροκυματική κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, το λυκόφως της Μεγάλης Έκρηξης που κατακλύζει όλο τον ουρανό.

 

Αν βρούμε κάποιο ίχνος, για παράδειγμα στους λεπτομερείς χάρτες της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου που αναμένονται από τον δορυφόρο Planck της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, “τότε μετά από 10.000 χρόνια σκέψης, θα ξέρουμε από τι είναι φτιαγμένο το σύμπαν», λέει ο Kolb. Αυτό είναι το μεγάλο έπαθλο που μπορεί να προέλθει από την επινόηση νέων σωματιδίων.

 

Κι ενώ τα WIMPs ήταν αδύνατο να τα ανιχνεύσουμε, η ανακάλυψη των βαρύτερων wimpzilla θα πρέπει να είναι ευκολότερη. Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι εάν οι υπερ-υψηλής ενέργειας κοσμικές ακτίνες πραγματοποιούνται από την διάσπαση των Wimpzillas, θα πρέπει να απαρτίζονται κυρίως από ακτίνες γάμμα, και όχι από πρωτόνια και πυρήνες. Και θα πρέπει σύντομα να είναι δυνατό να ελεγχθεί αυτός ο ισχυρισμός.

via