Ciemna materia i neutrina. Te dwa światy może coś łączyć
Międzynarodowy zespół naukowców opublikował artykuł, który wskazuje na to, że ciemna materia może oddziaływać z neutrinami. Jeżeli faktycznie tak jest, to możemy wkrótce mieć do czynienia z prawdziwym przełomem w kosmologii.
Jednym z największych wyzwań współczesnej fizyki jest zrozumienie istoty ciemnej materii oraz neutrin. Według doniesień zespołu badaczy, których prace ukazały się 2 stycznia w periodyku naukowym "Nature Astronomy", istnieją dowody na to, że ciemna materia może zderzać się z neutrinami, przekazując im pęd. To nietypowe zjawisko mogłoby tłumaczyć, dlaczego wszechświat jest mniej jednorodny, niż prognozuje obowiązujący model kosmologiczny.
Dlaczego wciąż nie możemy złapać ciemnej materii?
Zgodnie z przyjętym obecnie modelem lambda-CDM, ciemna materia i neutrina nie powinny wchodzić ze sobą w jakiekolwiek interakcje. Najnowsze wyniki jednak wskazują na konieczność zmiany tej teorii. Ciemna materia, choć stanowi aż 85 proc. masy wszechświata, pozostaje niewidzialna i jest wykrywana jedynie na podstawie oddziaływań grawitacyjnych.
Neutrina to cząstki o znikomej masie i bez ładunku elektrycznego, praktycznie nie oddziałujące z innymi cząstkami. Każdej sekundy przez każdy centymetr kwadratowy ciała przelatują miliardy neutrin. Niezależnie od tego jednak przez lata naukowcy sądzili, że neutrina nie mogą zderzać się z cząstkami ciemnej materii. Najnowsze badania łączą dane z różnych źródeł - od mikrofalowego promieniowania tła (CMB) po efekty grawitacyjnego soczewkowania.
Wyniki ich analizy wskazują, że zderzenia ciemnej materii z neutrinami mogły znacząco wpłynąć na rozwój dużych struktur we wszechświecie. Jeśli te wnioski się potwierdzą, ułatwi to zrozumienie tzw. "napięcia S8" - rozbieżności pomiędzy przewidywaną a faktyczną gęstością skupisk materii. Jak zaznaczyła współautorka badania Eleonora Di Valentino, nowe odkrycia rzucają nowe światło na procesy kształtujące kosmiczną strukturę.
Zespół łączył dane z obserwacji prowadzonych przy pomocy kilku teleskopów, m.in. Atacama Cosmology Telescope w Chile, kosmicznej misji Planck oraz Sloan Digital Sky Survey. Nowatorskie modele numeryczne uwzględniające zderzenia ciemnej materii z neutrinami pozwoliły odtworzyć wszechświat, który lepiej odpowiada obserwacjom niż wcześniejsze symulacje.
Chociaż uzyskany poziom pewności wynosi tzw. 3 sigma, wciąż poniżej naukowego standardu (5 sigma), badacze podkreślają wagę tych danych i konieczność dalszych prac. Zespół kierowany przez Sebastiana Trojanowskiego z Narodowego Centrum Badań Jądrowych zapowiada, że kluczowe do rozwiązania tego problemu będą nowe pomiary z przyszłych przeglądów nieba oraz dokładniejsze analizy teoretyczne, które mogą przesądzić o naturze ciemnej materii.
