|
Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος σχετίζεται με τα
ζητήματα της σκοτεινής ύλης. Υπάρχουν αρκετά πειράματα και μοντέλα που σχεδιάζονται σε όλο τον κόσμο για να
εξετάσουν και να καθορίσουν ποιά
θα ήταν τα καλύτερα υποψήφια σωματίδια από τα οποία μπορεί να αποτελείται η σκοτεινή ύλη. Και με το
Μεγάλο Αδρονικό Συγκρουστή (LHC) στο CERN, μερικά από αυτά τα πειράματα
μπορούν να είναι έτοιμα για πειραματική δοκιμασία.
Ένα μοντέλο που θα μπορούσε να δει να δοκιμάζεται στο LHC είναι
αυτό που
αναπτύχθηκε από τον Anupam Mazumdar, στο πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ στη
Βρετανία και τους συνάδελφους του Rouzbeh Allahverdi,
στο πανεπιστήμιο του Νέου Μεξικού, και Bhaskar Dutta,
στο πανεπιστήμιο του Τέξας.
Το μοντέλο ους δείχνει πώς ο πληθωρισμός παράγει τους "σπόρους για τη
δομή," και περιγράφει πώς η ψυχρή σκοτεινή ύλη αποτελεί τη "ελλείπουσα"
ύλη στον Κόσμο. Τρίτον, ο πληθωρισμός του μοντέλου αυτού εξηγεί τις μάζες
των νετρίνων. Τα αποτελέσματα της ανακοίνωσης μπορούν να βρεθούν στο
Physical Review Letters με τίτλο "Ενοποιώντας τον πληθωρισμό και τη σκοτεινή
ύλη με τις μάζες των νετρίνων" στις φυσικές επιστολές αναθεώρησης.
"Ξέρουμε ότι η σκοτεινή ύλη πρέπει να υπάρχει," λέει
ο Mazumdar. "Βλέπουμε τις επιδράσεις της. Αλλά πρέπει να αλληλεπιδρά
πραγματικά ασθενώς με το υπόλοιπο σύμπαν. Γι' αυτό τα δεξιόχειρα
υπερσυμμετρικά νετρίνα, τα sneutrinos - είναι ένα υποψήφιο σωματίδιο της
σκοτεινής ύλης. Τα δεξιόχειρα sneutrinos προκαλούν, επίσης, την εμφάνιση
των μικροσκοπικών μαζών των νετρίνων που παρατηρούνται στη φύση."
Ο Mazumdar επίσης εξηγεί ότι το σύμπαν επεκτείνεται: "Το σύμπαν υποβάλλεται σε
ένα
πληθωρισμό." Έτσι, ο Mazumdar και οι συνεργάτες του αναρωτήθηκαν εάν ήταν δυνατό
να συνδεθεί ο πληθωρισμός με την σκοτεινή ύλη και τις μάζες των νετρίνων.
"Θελήσαμε να δούμε εάν θα μπορούσαμε να συνδέσουμε αυτά τα πράγματα σε
ένα μοντέλο που μπορεί να εξεταστεί σε ένα εργαστήριο."
Μέρος της πρόκλησης για την δημιουργία του μοντέλου
είναι το γεγονός ότι στα περισσότερα καθιερωμένα μοντέλα που
εξετάζουν αυτό το ζήτημα, οι τιμές του πεδίου inflaton εισάγονται με το
χέρι. Τα inflatons χαρακτηρίζονται από ακέραιο σπιν.
"Έπρεπε να υπολογίσουμε πώς να μιλήσουμε για ένα inflaton ως κλιμακωτό
σωματίδιο και να προσπαθήσουμε να προσδιορίσουμε τι είναι
ακριβώς ένα inflaton," λέει ο Mazumda.
Ο ίδιος εξηγεί ότι ούτε ένα σωματίδιο δεν δρα όπως ένα inflaton. Αντίθετα
χρειάζεται ένας συνδυασμός σωματιδίων. "Όταν συνδυάσαμε ένα sneutrino
(ο υπερσυμμετρικός συνεργάτης του νετρίνο) , ένα σωματίδιο Higgs και ένα
υπερσυμμετρικό λεπτόνιο,
βρήκαμε ότι ενεργούν όπως ένα inflaton των οποίων οι μάζες και οι
συζεύξεις δεν είναι ειδικές αλλά υποκινούμενες και περιορισμένες από
τα σημερινά πειραματικά όρια."
"Το μοντέλο δείχνει ότι το inflaton που είναι υπεύθυνο για τη διόγκωση
είναι επίσης υπεύθυνο για τις μάζες των νετρίνων. Αυτό το στοιχείο θα μπορούσε,
επίσης, να ενεργήσει σαν τη σκοτεινή ύλη," συνεχίζει ο Mazumdar. "Αυτό
τώρα
είναι κάτι που μπορεί να ελεγχθεί στα πειράματα. Μόλις βρεθούν οι
ιδιότητες του υπερσυμμετρικού νετρίνο, τότε οι ελέγξιμες με το πείραμα ιδιότητες
του μπορούν να
μας βοηθήσουν να προσδιορίσουμε τη σκοτεινή ύλη."
"Ψάχνουμε πάντα για αποδεικτικά στοιχεία ώστε να υποστηρίξουμε την παρατήρηση," επισημαίνει
ο Mazumdar. "Μέχρι τώρα, η ανακάλυψη της 'ελλείπουσα'
ύλης
έχει στηριχθεί στα πειράματα του Κοσμικού Υποβάθρου Μικροκυμάτων. Θεωρήθηκε
ότι ο πληθωρισμός θα μπορούσε να εξεταστεί μόνο μ' αυτό τον τρόπο. Τώρα
έχουμε προτείνει ένα απλό μοντέλο που θα επέτρεπε τη δοκιμή του πληθωρισμού
πάνω στη γη."
Ο Mazumdar ελπίζει ότι το μοντέλο, που αυτός και οι συνεργάτες του έχουν
αναπτύξει, μπορεί να εξεταστεί στο καινούργιο LHC μέχρι το τέλος του 2008 ή
στις αρχές του 2009. "Αυτό θα μπορούσε να απαντήσει στην εξής
ερώτηση,
γιατί τα νετρίνα έχουν τόσο μικρή μάζα, και εάν θα γινόταν ένα καλό υποψήφιο
σωματίδιο τόσο
για τη σκοτεινή ύλη όσο και για το inflaton."
|
