Pilk universumi algusaega: Salapärane tumeaine ei ole alati tume olnud

 (9)

Tumeaine olemus on üks suuremaid lahendamata mõistatusi nüüdisteaduses. Arvatakse, et too nähtamatu aine, mida saab tuvastada vaid selle gravitatsiooniliste mõjude kaudu “tavalisele” ainele, moodustab neli viiendikku kogu ainest universumis.

Uus uurimus annab mõista, et tumeaine osakesed võisid siiski kauges minevikus, kui universum oli veel väga kuum, tava-ainele tugevat mõju avaldada, vahendab LiveScience.

Prootonid ja neutronid, mis moodustavad aatomite tuumasid, koosnevad ise kvarkideks nimetatavate osakeste kolmeliikmelistest rühmadest. Uurijad oletavad, et ka tumeaine koosneb kombineeritud “varjatud” osakestest, mida moodustavad väiksemate osakeste nelikud ja mida on keeruline tuvastada.

Superraalis loodud simulatsioonid andsid teadlastele mõista, et nende osis-osakeste massid võivad ulatuda rohkem kui 200 miljardi elektronvoldini, s.t osutuda prootoni massist umbes 213 korda suuremaks. Iga kvark kannab murdosa, s.t kas üht või kaht kolmandikku kas positiivsest või negatiivsest laengust. Prootonites tekib nende liitumisel positiivne laeng, samas kui neutronites on tulemuseks neutraalne laeng. Kvarke liidab prootoniteks ja neutroniteks nn tugev vastastikmõju.

Seotud lood:

Uurijad pakuvad, et igal tabamatut tumeainet moodustaval osis-osakesel on poole positiivse või poole negatiivse laengu suurune murdlaeng ning neid hoiab koos tugeva vastastikmõju “tume vorm”. Varjatud tumeaine osakestel endil saab mudeli kohaselt olla ainult neutraalne laeng, mistõttu nende mõju tava-ainele, valguskiirgusele ning elektri- ja magnetväljadele ongi parimal juhul nõrk.

Samas oletavad uurijad, et vastsündinud universumis eeldatavasti valitsenud äärmiselt kõrgete temperatuuride juures võisid varjatud tumeaine osakesed tava-ainega kokku puutuda küll. Universumi jahtudes võis mingisugune uus, võimas ja seni veel avastamata jõud need osakesed tihedalt ühte suruda, nii et tekkisid elektriliselt neutraalsed liitosakesed.

Suuresti sarnaselt prootonitele peaksid varjatud tumeaine osakesed olema stabiilsed ja mitte lagunema väga pikkade ajastute vältel, kui üldse kunagi. Küll aga annavad uurijad mõista, et tumeaine-osakesi moodustavad osised võivad liituda mitmesugusteks ebastabiilseteks komposiitosakesteks, mis varsti pärast tekkimist lagunevad. Selliste tasakaalutute osakeste massid ei pruugi olla palju suuremad kui umbes sada miljardit elektronvolti, mis tähendab, et neid peaks olema võimalik tekitada osakestekiirendites nagu Prantsusmaa ja Šveitsi piirile rajatud suur hadronitepõrguti LHC.

Üksikasjalisemalt kirjeldavad töörühma Lattice Strong Dynamics Collaboration teadlased oma töö tulemusi ajakirja Physical Review Letters järgmises numbris.