Evrenin gizemli yerçekimi fazlalığının ardındaki sırrı çözmek için yapılan araştırmalar devam ederken, ABD'deki Dartmouth College'dan iki bilim insanı, Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra ortaya çıkan kütlesiz parçacıkların ilginç birleşimi hakkında yeni bir teori ortaya attı.
Yaklaşık bir asırdır, evrenin görülebilir kütle tahminlerinin galaksilerin dönüş hızlarını açıklamakta yetersiz kaldığı açıkça biliniyor. Bu durum, göremediğimiz, yavaş hareket eden ve 'karanlık madde' adı verilen bir tür maddenin varlığına işaret ediyor.
Bilim insanları bu soğuk ve sessiz köşeyi tanımlayan özelliklerin listesini daraltmaya çalışsa da, karanlık maddenin kimliği ve kökeni hala büyük bir gizem.
Dartmouth College'daki araştırmacılar, yeni doğmuş bir evrenin, yüksek hızda hareket eden kütlesiz parçacıklarla (maddeden çok ışığa benzeyen bir form) dolu olduğunu hayal ediyor. Zamanla, bu yüksek enerjili sis içindeki parçacıklar çarpıştı, soğudu ve evrenin görünmeyen yerçekimi kaynağını açıklamak için gerekli kütleyi kazandı.
Araştırmacılara göre, bu fikir karanlık maddenin soğuk, topak topak bir madde olduğu yönündeki yaygın düşünceye tamamen ters. Ancak teorileri, bu maddenin nasıl hafif bir yapıdan kütleli topaklara dönüştüğünü açıklamayı amaçlıyor.
Yaklaşık 13.7 milyar yıl önce, tüm evrenin küçük bir alana sıkıştığı o ilk anlarda, parçacıklar büyük bir hızla hareket ediyordu. Nambu ve Jona-Lasinio modeline göre, Dirac fermiyonları adı verilen belirli bir parçacık sınıfı, süper iletkenlerde elektronların Cooper çiftleri oluşturmasına benzer şekilde bir araya gelebilirdi.
Bu aktivitenin arkasındaki fizik karmaşık olsa da, kozmolojik büyüme üzerinde etkileri olabilir. Ancak tüm mevcut modeller, bu alanın sıcaklığının dengeli kaldığı varsayımına dayanıyordu.
Dartmouth College'daki bilim insanları, bu sürecin diğer termal özelliklerinin dikkate alınması durumunda neler olabileceğini merak ettiler. Ya bazı varsayımsal yüksek enerjili Dirac fermiyonları arasındaki eşleşmelerdeki bir dengesizlik, onların devasa enerjilerini kütleye dönüştürerek donmalarına neden olsaydı? Bu durum, bir fırtına bulutunun dolu yağışına dönüşmesi gibi olurdu.
Araştırmacılar, matematiksel modellerinin en beklenmedik kısmının, yüksek yoğunluklu enerji ile topak topak düşük enerji arasındaki enerji düşüşünü köprülemesi olduğunu belirtiyor. Elektronlar arasında Cooper çiftlerinin var olması gerçeği, bu yavaş, karanlık madde parçacıklarının ortaya çıkmasını açıklamak için egzotik bir aktiviteye gerek olmadığını gösteriyor. Dahası, bu hipotez erken evrendeki enerjinin büyük bir kısmının nereye gittiğini açıklayabilir.
Araştırmacılara göre, yapıların kütlesi soğuk karanlık maddenin yoğunluğundan kaynaklanıyor, ancak enerji yoğunluğunun bugün gördüğümüz seviyeye düşmesini sağlayan bir mekanizma da olmalı. Teorinin matematiksel modelinin oldukça basit ve zarif olduğunu, çalışması için sisteme çok fazla şey eklemeye gerek olmadığını ekliyorlar.
Teorinin basit olması bir yana, bunu kanıtlamak bambaşka bir konu. Karanlık maddenin kimliği hakkında ortaya atılan pek çok önerinin aksine, bu teori mevcut verilere dayanarak test edilebilir.
Sıcak, yüksek basınçlı yalnız parçacıkların soğuk ve yavaş çiftlere dönüşmesi, evrenin ilk anlarından beri etrafta dolaşan radyasyonun bozulmuş fon ışıması olan kozmik mikrodalga arka planında (CMB) bir iz bırakırdı. CMB'de bulunan belirli işaretler, bu fermiyonların en azından bir karanlık madde kaynağı olduğuna dair kanıtlar sunabilir.
Araştırmacılar, karanlık maddeyi düşünme ve potansiyel olarak tanımlama konusunda yeni bir yaklaşım sunmaktan heyecan duyduklarını belirtiyorlar.
Bu araştırma Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.
