Ciemna materia pamiątką po innych wymiarach? Jej składniki mogły powstać tuż po Wielkim Wybuchu

Ciemna materia jak na razie istnieje tylko hipotetycznie, ponieważ nie udało się jej bezpośrednio wykryć. Naukowcy mają intrygującą hipotezę na jej temat.

Miałaby się ona składać z równie hipotetycznych grawitonów, czyli cząstek elementarnych pozbawionych ładunku elektrycznego, choć zdolnych do przenoszenia oddziaływań grawitacyjnych. Do ich powstania, zdaniem autorów publikacji dostępnej w Physical Review Letters, doszło w ułamek sekundy po Wielkim Wybuchu. Grawitony miałyby być w takiej sytuacji „gośćmi” pochodzącymi z innych wymiarów.

Czytaj też: Tło fal grawitacyjnych wykryte? Naukowcom prawdopodobnie udało się namierzyć nieuchwytny sygnał

Ustaleniami w tej sprawie zajęli się naukowcy z Uniwersytetu Koreańskiego oraz Uniwersytetu w Lyonie, którzy odkryli, że we wczesnym wszechświecie mogło powstać wystarczająco dużo grawitonów, by utworzyć całą ciemną materię, której istnienia oznaki widzimy obecnie. Wcześniej sądzono natomiast, że proces powstawania grawitonów było zbyt mało wydajny, by doprowadzić do pojawienia się odpowiednio dużej ilości tych cząstek.

Gdyby grawitony faktycznie istniały, to ich masa powinna być niższa niż 1 MeV. Byłoby to nie więcej niż dwukrotność masy elektronu. Taki wynik jest wyraźnie niższy od pułapu, na którym słynny bozon Higgsa generuje masę zwykłej materii. Ustalenia autorów nowych badań mogą więc zaburzyć dotychczasowe hipotezy na temat obecności ciemnej materii we wszechświecie. Hipotetyczne grawitony zostały wykryte w czasie poszukiwań dowodów na istnienie innych wymiarów.

Ciemna materia może istnieć dzięki grawitonom pozbawionym ładunku elektrycznego

Jak połączyć ze sobą istnienie tych dodatkowych wymiarów z obecnością grawitonów oraz ciemnej materii? Grawitacja rozprzestrzeniająca się w tych wymiarach miałaby się materializować w „naszym” wszechświecie w formie grawitonów. Ich oddziaływania ze zwykłą materią zachodziłyby wyłącznie za sprawą grawitacji, co jest zaskakująco podobne do ciemnej materii, która nie oddziałuje ze światłem, ale ma grawitacyjny wpływ na funkcjonowanie wszechświata. Prawdopodobnie to dzięki niemu galaktyki utrzymują się w całości, a nie rozpadają na kawałki.

Czytaj też: Z jądra Ziemi wycieka hel. Do jego powstania doszło tuż po Wielkim Wybuchu

Poza tym, jak wyjaśnia Giacomo Cacciapaglia niemal zerowe oddziaływanie grawitonów z innymi cząstkami i siłami występującymi we wszechświecie sprawia, ze powstają one wraz z rozszerzaniem wszechświata. Nowe ustalenia autorów sugerują, że w ciągu pikosekundy, czyli jednej bilionowej części sekundy po Wielkim Wybuchu mogło powstać więcej grawitonów, niż sugerowały wcześniejsze teorie. Właśnie dlatego ich ilość może się okazać wystarczająca do wyjaśnienia istoty ciemnej materii.