Seit den 1960er Jahren haben Astronomen die Theorie aufgestellt, dass die gesamte sichtbare Materie im Universum (auch bekannt als baryonische oder „leuchtende Materie)“ nur einen kleinen Bruchteil dessen darstellt, was tatsächlich vorhanden ist. Damit die vorherrschende und bewährte Gravitationstheorie (wie in der Allgemeinen Relativitätstheorie definiert) funktioniert, mussten Wissenschaftler postulieren, dass ungefähr 85% der Masse im Universum aus „Dunkler Materie“ besteht.
Trotz jahrzehntelanger Studien haben Wissenschaftler noch keine direkten Beweise für die Dunkle Materie und die Bestandteile gefunden, und ihre Herkunft bleibt ein Rätsel. Ein Team von Physikern der University of York in Großbritannien hat jedoch ein neues Kandidatenteilchen vorgeschlagen, das erst kürzlich entdeckt wurde. Dieses als D-Stern-Hexaquark bekannte Teilchen könnte während des Urknalls die „Dunkle Materie“ im Universum gebildet haben.
Das verantwortliche Team bestand aus Dr. Mikhail Bashkanov und Professor Daniel Watts vom Department of Physics der University of York. In einer Studie, die kürzlich in der veröffentlicht wurde Journal of Physics G: Kern- und TeilchenphysikDas Paar berechnete die Eigenschaften von D-Stern-Hexaquarks als potenziellen neuen Kandidaten für Dunkle Materie.
Der Hexaquark ist ein Beispiel für ein Bose-Einstein-Kondensat, einen speziellen „fünften Materiezustand“, der sich typischerweise bildet, wenn niedrige Dichten von Bosonpartikeln auf nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt werden. Sie bestehen aus sechs Quarks, die sich im Allgemeinen zu drei zu Protonen und Neutronen verbinden, um ein Bosonenteilchen zu bilden. Dies bedeutet, dass das Vorhandensein mehrerer D-Sterne zu Kombinationen führen kann, die andere Dinge als Protonen und Neutronen produzieren.
Die Existenz von D-Stern-Hexaquarks war jahrelang nur theoretisch, bis Experimente, die 2011 durchgeführt (und 2014 angekündigt) wurden, den möglichen Nachweis des Partikels zeigten. Die Detektion erfolgte bei einem Energieniveau von 2380 MeV und dauerte nur einen Bruchteil einer Sekunde (10)?23 Sekunden). Die Forschungsgruppe in York schlägt vor, dass diese Bedingungen ähnlich sind wie kurz nach dem Urknall.
Zu diesem Zeitpunkt hätten sich viele D-Stern-Hexaquarks zusammenschließen können, als sich das Universum abkühlte und ausdehnte, um den „fünften Zustand der Materie“ zu bilden. Wie Prof. Watts kürzlich in einer Pressemitteilung der University of York sagte:
„Der Ursprung der Dunklen Materie im Universum ist eine der größten Fragen in der Wissenschaft und eine, die bis jetzt eine Lücke gezogen hat. Unsere ersten Berechnungen zeigen, dass Kondensate von D-Sternen ein praktikabler neuer Kandidat für dunkle Materie sind, und diese neue Möglichkeit scheint einer weiteren, detaillierteren Untersuchung wert zu sein. Das Ergebnis ist besonders aufregend, da keine Konzepte erforderlich sind, die für die Physik neu sind. "
Im Wesentlichen deuteten ihre Ergebnisse darauf hin, dass sich in den frühesten Augenblicken nach dem Urknall, als sich der Kosmos langsam abkühlte, stabile d * (2830) -Hexaquarks neben baryonischer Materie gebildet haben könnten. Darüber hinaus deuten ihre Ergebnisse darauf hin, dass die Produktionsrate dieses Partikels ausgereicht hätte, um 85% der Masse des Universums zu erklären, von der angenommen wird, dass sie Dunkle Materie ist.
Die Forscher planen nun, mit Wissenschaftlern in Deutschland und den USA zusammenzuarbeiten, um ihre Theorie zu testen und nach D-Stern-Hexaquarks im Kosmos zu suchen. Sie haben bereits einige mögliche astronomische Signaturen im Sinn, die sie in ihrer jüngsten Studie vorgestellt haben. Darüber hinaus hoffen sie, diese subatomaren Partikel in einer Laborumgebung zu erzeugen, um festzustellen, ob sie sich wie vorhergesagt verhalten. All dies wird Gegenstand ihrer nächsten Studien sein.
"Der nächste Schritt zur Etablierung dieses neuen Kandidaten für die Dunkle Materie wird darin bestehen, ein besseres Verständnis der Wechselwirkung der D-Sterne zu erlangen - wann ziehen sie sich an und wann stoßen sie sich gegenseitig ab", sagte Dr. Bashkanov. "Wir führen neue Messungen durch, um D-Sterne in einem Atomkern zu erzeugen und festzustellen, ob sich ihre Eigenschaften von denen im freien Raum unterscheiden."
