Sedan 1960-talet har astronomer teoretiserat att all synlig materia i universum (alias baryonisk eller ”lysande materia) utgör bara en liten bråkdel av vad som faktiskt finns där. För att den dominerande och tidtestade teorin om tyngdkraften ska fungera (som definieras av General Relativity) har forskare tvingats säga att ungefär 85% av massan i universum består av "Dark Matter".
Trots många årtionden av studier har forskare ännu inte hittat några direkta bevis på Dark Matter och den beståndsdelande partikeln och dess ursprung är fortfarande ett mysterium. Emellertid har ett team av fysiker från University of York i Storbritannien föreslagit en ny kandidatpartikel som nyligen upptäcktes. Känd som d-star hexaquark, denna partikel kunde ha bildat "Dark Matter" i universum under Big Bang.
Det ansvariga teamet bestod av Dr. Mikhail Bashkanov och professor Daniel Watts från Institutionen för fysik vid University of York. I en studie som nyligen publicerades i Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics, paret beräknade egenskaperna hos d-star hexaquarks som en potentiell ny kandidat för Dark Matter.
Hexaquark är ett exempel på ett Bose-Einstein-kondensat, ett speciellt "femte tillstånd av materie" som vanligtvis bildas när låga tätheter av bosonpartiklar kyls till nära noll. De består av sex kvarkar, som vanligtvis kombineras i tre för att skapa protoner och neutroner för att skapa en bosonpartikel. Detta innebär att närvaron av flera d-stjärnor kan leda till kombinationer som kommer att producera andra saker än protoner och neutroner.
I flera år var förekomsten av d-star-hexaquarks bara teoretisk tills experiment som genomfördes 2011 (och tillkännagavs 2014) indikerade möjlig detektion av partikeln. Upptäckten ägde rum på en energinivå av 2380 MeV och varade bara en bråkdel av en sekund (10?23 sekunder). Forskningsgruppen i York antyder att dessa liknar hur förhållandena skulle ha varit kort efter Big Bang.
För närvarande vågar de, många d-stjärniga hexaquarks kunde ha grupperats ihop när universum kyldes och utvidgades för att bilda "det femte tillståndet i materien." Som professor Watts sa i ett nyligen pressmeddelande från University of York:
”Ursprunget till mörk materia i universum är en av de största frågorna inom vetenskapen och en som hittills har dragit ett tomt. Våra första beräkningar indikerar att kondensat av d-stjärnor är en möjlig ny kandidat för mörk materia och denna nya möjlighet verkar värd ytterligare en mer detaljerad utredning. Resultatet är särskilt spännande eftersom det inte kräver några begrepp som är nya för fysiken. ”
I huvudsak indikerade deras resultat att under de tidigaste ögonblicken efter Big Bang, då kosmos sakta kyldes, kunde stabila d * (2830) hexaquarks ha bildats tillsammans med baryonic materia. Dessutom indikerar deras resultat att produktionen av denna partikel skulle ha varit tillräcklig för att stå för 85% av universumets massa som tros vara Dark Matter.
Forskarna planerar nu att samarbeta med forskare i Tyskland och USA för att testa deras teori och söka efter d-stjärna hexaquarks i kosmos. De har redan några möjliga astronomiska signaturer i åtanke, som de presenterade i sin senaste studie. Dessutom hoppas de kunna skapa dessa subatomära partiklar i en laboratoriemiljö för att se om de beter sig som förutspådd. Allt detta kommer att bli föremål för deras nästa studier.
"Nästa steg för att etablera denna nya kandidat för mörk materia kommer att vara att få en bättre förståelse för hur d-stjärnorna interagerar - när attraherar de och när stöter de varandra," sade Dr. Bashkanov. "Vi leder nya mätningar för att skapa d-stjärnor i en atomkärna och se om deras egenskaper skiljer sig från när de är i fritt utrymme."
