Spoglądając w ciemne lustro materii

| Ciekawostki
NASA

Zagadnienie ciemnej materii to jedna z najciekawszych zagadek współczesnej nauki, nad którą głowi się i astronomia, i fizyka kwantowa. Większość osób już słyszała, że ciemna materia miałaby wypełniać przestrzeń kosmiczną, że nie świeci, więc nie potrafimy jej zaobserwować. Na jej istnienie wskazuje jedynie fakt, że oddziałuje grawitacyjnie ze zwykłą, naszą materią. Jej istnienie wypełniało by także lukę w teoretycznych obliczeniach masy, jaką powinien zawierać Wszechświat oraz wyjaśniało wiele grawitacyjnych anomalii w obserwowanym kosmosie.

Podejmowane są oczywiście próby zarejestrowania jej obecności. Dotychczas odnotowano dwa eksperymenty, których wyniki mogłyby świadczyć o istnieniu tej hipotetycznej materii. Nie są one jednak pewne, ani potwierdzone, na razie również nic nie wyjaśniają. Tymczasem australijski fizyk z Uniwersytetu w Melbourne, Robert Foot, uważa, że zarówno niepewne wyniki eksperymentów, jak i inne własności ciemnej materii można wyjaśnić, uznając, że jest to tzw. materia lustrzana.

Hipotetyczna lustrzana materia miałaby być odbiciem naszej ze złamaniem tak zwanej symetrii parzystości P. Parzystość to w fizyce zmiana znaku fali lub pola spowodowana zmianą znaku jednego z jej argumentów: współrzędnych przestrzennych (P), kierunku upływu czasu (T) lub ładunku elektrycznego (C). Hipoteza symetryczności mówi, że cząstki poddane zmianie parzystości powinny się zachowywać tak samo. Jednak zmiana parzystości P powoduje, że cząstki zachowują się zupełnie inaczej: zmienia się działanie tzw. sił słabych. To zupełnie, jakby nasze lustrzane odbicie zachowywało się inaczej, niż my.

Według większości teorii, zaraz po Wielkim Wybuchu wszystkie rodzaje materii występowały w równych ilościach, później jednak, z jakichś powodów, ich liczba zaczęła się różnicować. Lustrzana materia może być kojarzona z antymaterią, która też jest odwrotnością naszej, tyle że pod względem ładunku elektrycznego. O ile jednak materia i antymateria reagują ze sobą najgwałtowniej, jak można - ulegają wzajemnemu zniszczeniu, wydzielając ogromne ilości energii; o tyle materia nasza z materią lustrzaną reaguje bardzo słabo. Tak słabo, że mogą się wręcz wzajemnie przenikać. Jej promieniowanie jest dla nas niedostrzegalne, można jej obecność zaobserwować jedynie dzięki sile przyciągania, która działa między nimi normalnie. Brzmi znajomo? Zupełnie jak teoretyczna ciemna materia.

Teoria sugeruje jednak, że możliwe jest zaobserwowanie bardzo delikatnych oddziaływań pomiędzy materią zwykłą i lustrzaną. Dwa eksperymenty: DAMA oraz CoGeNT dały wyniki, które można interpretować jako oznaki zderzeń cząstek materii zwykłej i lustrzanej. Wg modelu Foota cząstki te mogą się zderzać dzięki zjawisku zwanemu mieszaniem kinetycznym fotonów i fotonów lustrzanych, tłumaczyłoby ono wyniki eksperymentów. Plazma złożona z lustrzanych cząsteczek stanowiłaby główną składową galaktycznych halo, czyli tam, gdzie „ukrywa się" poszukiwana ciemna materia. Potrzebne są jednak dalsze, dokładniejsze eksperymenty, które pozwoliłyby przetestować model zaproponowany przez Roberta Foota.

Autor:

Źródło: PhysOrg.com

ciemna materia materia lustrzana symetria P DAMA CoGeNT galaktyczne halo Robert Foot