Att förstå den mystiska mörka materien i vårt universum är avgörande för kosmologer. Mörk materia och mörk energi utgör den stora majoriteten av massan i det observerbara universum. Det påverkar galaxrotation, galaktiska kluster och innehåller till och med svaret på vårt universums öde. Så det är föga förvånande att höra om lite besynnerlig fysik bakom den möjliga strukturen av denna dolda massa. En forskare från Harvard har nu ökat plattan, publicerat sin förståelse om mörk materia, och tror att svaret kan ligga i en typ av material som har en massa, men som inte beter sig som en partikel. 'Uppartiklar' kan också upptäckas av högenergipartikelacceleratorn, Large Hadron Detector (LHD) på CERN som går online om några veckor.Högenergifysiken är på väg att bli konstigare än den redan är...
Mörk materia antas i teorin ta många former, inklusive: neutronstjärnor, svagt interagerande massiva partiklar (WIMPs), neutrinos, svarta hål och massiva kompakta haloobjekt (MACHOs). Det är dock svårt att förstå var majoriteten av massan kommer ifrån om du inte kan observera den, så mycket av det vi 'vet' om denna mörka källa till materia och energi kommer att förbli teori tills vi faktiskt kan hitta ett sätt att observerar det. Nu har vi en chans, inte bara att observera en form av mörk materia, utan också att generera den.
Professor Howard Georgi, fysiker från Harvard University, vill dela med sig av sin idé om att universums 'saknade massa' kan finnas i en typ av materia som inte kan förklaras av den nuvarande förståelsen av fysiken. Avslöjandet kom till honom när han undersökte vad som kan förväntas av de framtida resultaten av LHC-experiment. Från och med kvantmekaniken (som man kunde förvänta sig), fokuserade han på interaktionerna mellan subatomära partiklar. Genom att använda 'Standardmodellen', som beskriver allt vi vet och förstår om materia i vårt universum (interaktioner, symmetri, leptoner, bosoner etc.), hamnade Georgi snart i en återvändsgränd. Han steg sedan på sidan av en grundläggande premiss för standardmodellen: de krafter som styr partikelinteraktioner verkar olika på olika längdskalor.
'Jag trodde att jag var galen,' Prof. Georgi om det ögonblick han snubblade över 'opartikelteorin'.
Detta är ett av de största bristerna i standardmodellen – föreningen av de fyra universella krafterna: svag kraft, stark kraft, elektromagnetisk kraft och gravitationskraft. Standardmodellen förenar de tre första, men försummar gravitationen. Tyngdkraften passar helt enkelt inte. Så Georgi tog det djärva steget och beräknade vad som kunde genereras av LHC utan hjälp av standard subatomärt tänkande och skallängdsbegränsningar.
Opartikeln skulle därför vara 'skalinvariant', en egenskap hosfraktaler. Opartiklar kan interagera över alla skallängder utan begränsningar. När den ses kommer opartikeln att fungera som en fraktal och kommer att se likadan ut över vilken skala som helst (en egenskap som kallassjälvlikhet). Opartiklar kommer också att ta på sig någon massa, en del ellerAlltmassan, beroende på vilken skala du tittar på. Nu blir implikationen av massa plötsligt intressant för jägarna av mörk materia där ute. Opartiklar kan vara en enorm källa till mörk materia.
Eftersom de har massa, skulle opartiklar också ha en 'ogravitation'. Ogravitation bör ha en stark kortdistanseffekt på materia i den observerbara världen, och kan därför observeras av tillräckligt känsliga gravitationssonder.
Oavsett om det finns opartiklar eller inte, kommer att undersöka möjligheten att standardtänkande kan behöva ändras något för den extrema världen av högenergipartikelkollisioner kommer säkert att leda till en hälsosam vetenskaplig debatt. För nu väntar vi i förväntan på när LHC går online maj i år .
Källa: Telegraph.co.uk