Ciemna materia, choć niewidzialna, stanowi większość masy wszechświata. Jej istnienie tłumaczy zjawiska takie jak zbyt szybkie ruchy gwiazd w galaktykach czy rozwój struktur kosmicznych. Mimo to, pozostaje jednym z największych zagadek nauki, a badania nad nią stale zaskakują. Najnowsze analizy sugerują, że „ciężka” ciemna materia mogłaby zakłócić fundamentalne zasady fizyki, co stawia pod znakiem zapytania jej masę.
Ciemna materia oddziałuje grawitacyjnie, ale praktycznie nie wchodzi w interakcje z materią widzialną. Dotychczasowe eksperymenty koncentrowały się na wykrywaniu cząstek o masie w zakresie 10-1000 gigaelektronowoltów (GeV), co odpowiada masie najcięższych znanych cząstek, takich jak bozon W czy kwark t. Jednak brak wyników skłania naukowców do badania lżejszych lub cięższych wariantów ciemnej materii.
Nowe badania wykazały, że cząstki ciemnej materii o masie powyżej kilku tysięcy GeV mogą prowadzić do poważnych problemów w modelu Standardowym. Kluczową rolę odgrywa tu bozon Higgsa – cząstka fundamentalna, która nadaje masę innym cząstkom poprzez swoje interakcje. Wiemy, że bozon Higgsa ma masę około 125 GeV. Jeśli cząstka ciemnej materii miałaby masę znacznie większą, jej interakcje z bozonem Higgsa mogłyby drastycznie zmienić jego właściwości. To z kolei wpłynęłoby na całą fizykę cząstek, zakłócając procesy fundamentalne.
Alternatywą mogłoby być istnienie ciemnej materii, która nie oddziałuje z bozonem Higgsa. Takie modele są jednak trudne do uzasadnienia i wymagają skomplikowanych modyfikacji. W związku z tym coraz więcej uwagi poświęca się hipotezom sugerującym, że ciemna materia może być znacznie lżejsza, na przykład w formie aksjonów – ultralekkich cząstek teoretycznych, które mogą stanowić obiecującego kandydata na ciemną materię.
Jeśli wyniki badań się potwierdzą, mogą wpłynąć na sposób projektowania eksperymentów. Zamiast poszukiwać ciężkich cząstek, naukowcy mogliby skupić się na lżejszych kandydaturach. To może być klucz do zrozumienia jednego z największych sekretów wszechświata.
Źródło: Live Science
