Bolyhos lenne a sötét anyag? Meglepő dolgot tárt fel egy új kutatás

A Földön az anyag egy egzotikus, ultrahideg állapota segít a tudósoknak a “bolyhos” sötét anyag viselkedésének tanulmányozásában.

A sötét anyag az anyag egy láthatatlan formája, amely a világegyetem mintegy 85%-át teszi ki. Azonban nem tudjuk biztosan, hogy miből áll. Az egyik elképzelés, az úgynevezett “fuzzy”, azaz bolyhos (bár a szónak több jelentése is van, magyarul talán a bolyhos áll a legközelebb ehhez) sötét anyag azt sugallja, hogy az apró részecskékből áll, amelyek hullámszerű viselkedést mutatnak.

Most a kutatók egy egzotikus anyagállapotot használtak fel arra, hogy a Földön utánozzák a bolyhos sötét anyagot. Az anyagnak ezt a Bose-Einstein-kondenzátumnak (BEC) nevezett állapotában a tudósok az atomokat az abszolút nulla közelébe hűtötték. Így azok egyetlen kvantummechanikai egységgé egyesültek, amely hullámként írható le, számolt be a Space.com.

Milyen a sötét anyag igazi formája?

A kutatócsoport megállapította, hogy a BEC-k hasonlítanak a bolyhos sötét anyag “gyűrűk” – gravitációsan kötött struktúrák, amelyekben a galaxisok, köztük a Tejútrendszer, az elméletek szerint kialakulnak – magjának fizikai állapotára.

“A kozmológusok már néhány éve tanulmányozzák a sötét anyagot. Azonban a mi munkánkban a BEC dinamikájának tanulmányozásából származó koncepciókat alkalmaztuk, amely már sokkal régebb óta létezik”, mondta Gerasimos Rigopoulos, az angliai Newcastle Egyetem alkalmazott matematika és elméleti fizika vezető tanára és a tanulmány társszerzője. “Most már értjük, hogy vannak sajátos hasonlóságok a BEC-kkel, és a végső célunk az, hogy ezt a tudást felhasználva kidolgozzuk a módját annak, hogy ezt az új és izgalmas modellt megfigyeléssel jobban teszteljük.”

A csapat turbulens örvényeket és hullámzásokat is talált, amelyek megakadályozták a gyűrűk közötti koherenciát.

Ez különbözteti meg a bolyhos sötét anyagot más sötétanyag-jelöltektől, például az axionoktól és a gyengén kölcsönhatásba lépő masszív részecskéktől (WIMP), amelyek “hideg sötét anyagnak” számítanak. Ezt a fajtát azért nevezik így, mert a feltételezések szerint lassabban mozognak a fénysebességnél.

Ahelyett, hogy a gravitációra támaszkodna, mint a kozmológia, az ultrahideg atomfizika az atomok, például a rubídium-, kálium- és nátriumgázok felhőinek viselkedését írja le. Ezt jellemzően az abszolút nulla fok milliomodrészével magasabb hőmérsékleten, hogy megfigyelhessék kvantumhatásokat. Ahhoz, hogy megmutassák, hogy a bolyhos sötét anyag lényegében egy óriási BEC-ként viselkedik, a csapatnak kozmikus léptékű gravitációs vonzást kellett utánoznia a laboratóriumban.

Érdemes elolvasni:

• Furcsa képződményeket fedeztek fel a Tejútrendszer közepén
• Rájöhettek az univerzum egyik legfurcsább jelenségének nyitjára