პოლონეთის ბირთვული კვლევების ეროვნული ცენტრის მიერ ჩატარებულ ახალ კვლევაში დაადგინეს, რომ კოსმოსის ორ ყველაზე მოუხელთებელ კომპონენტს შორის შეიძლება ურთიერთქმედება ხდებოდეს.
სხვადასხვა სახის დაკვირვებათა კომბინირებით, კოსმოლოგებმა აჩვენეს, რომ რასაც ჩვენ ვხედავთ, უფრო ადვილად აიხსნება, თუკი ნეიტრინოები, იგივე „მოჩვენება ნაწილაკები“ სუსტად ურთიერთქმედებენ ბნელ მატერიასთან.
სიგნალის სანდოობა სამი სიგმაა და საკმარისად ძლიერი არ არის, რათა საბოლოოდ სარწმუნო იყოს, მაგრამ ამავე დროს, ზედმეტად ძლიერია, რათა მონაცემებში არსებულ „ხმაურს“ წარმოადგენდეს.
ამ აღმოჩენამ შეიძლება გზა გაუხსნას სტანდარტული კოსმოლოგიური მოდელის მცირე გაფართოებას, შეამსუბუქოს ვარაუდი, რომ ბნელ მატერიას სრულიად არაფერი ეჯახება და აღმოჩნდეს, რომ ნეიტრინოებსა და ბნელ მატერიას შორის სუსტი მიმოფანტვა ხდება.
ნეიტრინოები და ბნელი მატერია სამყაროს ის ორი კომპონენტია, რომლებიც დიდად სხვა არაფერთან ურთიერთქმედებს.
ნეიტრინოები სამყაროში ყველაზე უხვი ნაწილაკებია. უზარმაზარი ოდენობით წარმოიქმნება ენერგეტიკულ ისეთ გარემოში, როგორებიც არის სუპერნოვას აფეთქებები და ატომური შერწყმა ვარსკვლავთა ბირთვში; შესაბამისად, ისინი ყველგანაა.
თუმცა, მათ არ გააჩნიათ ელექტრული მუხტი, მათი მასა უკიდურესად მცირეა და თითქმის არ ურთიერთქმედებენ გზად შემხვედრ ნაწილაკებთან. ახლაც, ამ წუთებში, თქვენს სხეულში ასეულობით მილიარდი ნეიტრინო შედის და გადის. დროდადრო, ნეიტრინოები სხვა ნაწილაკებს ეჯახებიან და წარმოქმნიან დაშლილ ნაწილაკთა და ფოტონთა ნაკადს, რომელთა დაფიქსირებისთვისაც სპეციალური მიწისქვეშა აღჭურვილობაა საჭირო.
მეორე მხრივ, როგორც ჩანს, ბნელი მატერია საერთოდ არ ურთიერთქმედებს ჩვეულებრივ მატერიასთან, გამონაკლისია გრავიტაციული ურთიერთქმედება. მისი არსებობის ძლიერი მტკიცებულება მომდინარეობს ისეთი გრავიტაციული ეფექტებისგან, როგორიც არის გალაქტიკის ბრუნვის მაჩვენებლები და სივრცე-დროის ისე გამრუდება, რასაც მხოლოდ ნორმალური მატერია ვერ შეძლებდა. ეს ეფექტები მიუთითებს, რომ სამყაროში არსებული მთელი მატერიის დაახლოებით 85 პროცენტს შეადგენს ბნელი მატერია, რომელსაც ვერ ვხედავთ.
აზრი, რომ ეს ორი ძალიან გაურკვეველი რამ შეიძლება ერთმანეთთან ურთიერთქმედებდეს, ახალი არ არის. პუბლიკაციები, რომლებიც ვარაუდობდნენ, რომ ეს ორი შეიძლება ერთმანეთთან ისე ურთიერთქმედებდეს, რომ ჩვენ ვერ ვაფიქსირებთ, 2000-იან წლებში გამოჩნდა.
გასულ რამდენიმე წელიწადში, მეცნიერებმა გამოაქვეყნეს რამდენიმე პუბლიკაცია, რომლებშიც ნეიტრონო-ბნელი მატერიის სავარაუდო ურთიერთქმედებაზე მიუთითებდნენ. ახალი კვლევის ავტორია ფიზიკოსი ლეი ჟუ, რომელმაც ის პოლონეთის ბირთვული კვლევების ეროვნულ ცენტრში ჩაატარა და ცდილობდა ამ იდეის თეორიის ფარგლებს გარეთ გაფართოებას იმის იმედით, რომ კოსმოლოგიის ერთ-ერთ უდიდეს პრობლემას გადაჭრიდა.
ეს პრობლემა მაშინ ჩნდება, როცა ვუყურებთ ადრეულ სამყაროს (რომელიც წარმოდგენილია კოსმოსური მიკროტალღური ფონით (CMB) და ბარიონული აკუსტიკური რხევებით(BAO)) და მას თანამედროვე სამყაროს ვადარებთ.
კოსმოსური მიკროტალღური ფონი არის დიდი აფეთქებიდან დაახლოებით 380 000 წლის შემდეგ სამყაროში თავისუფლად პირველად გავრცელებული სინათლის კვალი; ბარიონული აკუსტიკური რხევები არის ადრეულ სამყაროში გავრცელებული აკუსტიკური ტალღის ნარჩენი ფართომასშტაბიანი სტრუქტურები, რომლებიც დროშია გაყინული, იმ პერიოდში, როცა სივრცე, რომელშიც ისინი გადაადგილდებოდნენ, ზედმეტად დიფუზიური გახდა მათი არსებობისათვის.
თუკი CMB-სა და BAO-ს ექსტრაპოლირებას მოვახდენთ ამჟამინდელ, 13,8 მილიარდი წლის სამყაროზე კოსმოლოგიის სტანდარტულ მოდელზე დაყრდნობით, მივიღებთ სამყაროს, რომელიც გაცილებით შევსებული ჩანს, ვიდრე სამყარო, რომელსაც სინამდვილეში ჩვენს გარშემო ვხედავთ.
„ეს დაძაბულობა იმას კი არ ნიშნავს, რომ სტანდარტული კოსმოლოგიური მოდელი მცდარია, არამედ შეიძლება მიუთითებდეს, რომ ის არასრულია. ჩვენი კვლევა აჩვენებს, რომ ურთიერთქმედებამ ბნელ მატერიასა და ნეიტრინოებს შორის, შეიძლება ახსნას ეს სხვაობა, რაც ახალ ცნობებს გვთავაზობს იმის შესახებ, როგორ ჩამოყალიბდა სამყაროში სტრუქტურა“, — ამბობს ბრიტანეთის შეფილდის უნივერსიტეტის კოსმოლოგი ელეონორა დი ვალენტინო.
ერთი შეთანხმებული ძალისხმევით, ადრეულ და გვაინდელ სამყაროში ნეიტრინო-ბნელი მატერიის ურთიერთქმედების შესამოწმებლად, მკვლევრებმა შექმნეს ერთ-ერთი ყველაზე ყოვლისმომცველი კომბინირებული მონაცემთა კრებული. მათ შორის იყო ორი სხვადასხვა დაკვირვება CMB-ზე, BAO-ს სამი მონაცემთა ბაზა და მონაცემები ამჟამად მიმდინარე ბნელი ენერგიის კვლევის პროგრამიდან, რომელიც ცას ასკანირებს ბნელი მატერიისა და ენერგიის გადანაწილების აღსარიცხავად.
ამის შემდეგ, CMB-სა და BAO-ს თითოეული მონაცემთა ბაზისთვის ცალკე სიმულაციები ჩაატარეს, შემდეგ კი გააერთიანეს. თუმცა, დაამატესი ერთი ინგრედიენტი — ნეიტრინო-ბნელი მატერიის გაფანტვის ურთიერთქმედება.
შედეგებმა აჩვენა გაფანტვის მცირე უპირატესობა ინდივიდუალურ მონაცემთა ბაზებში, თანაც, გამოიკვეთა სამყარო, რომელიც ცოტათი უფრო ჰგავს ჩვენს დღევანდელ სამყაროს, ვიდრე გაფანტვის გარეშე სიმულაციაში. თუმცა, კომბინირებულ მონაცემთა ბაზებში უპირატესობა გაცილებით ძლიერი იყო, 3 სიგმას სარწმუნოობით.
ეს უკიდურესად შორსაა დასკვნის გადაჭრით გაკეთებისგან, მაგრამ ეთანხმება წინა შედეგებს და საკმარისად ძლიერია, რათა გახდეს გარანტია შემდეგი კვლევებისთვის.
„თუკი ბნელ მატერიასა და ნეიტრინოებს შორის ეს ურთიერთქმედება დადასტურდა, ფუნდამენტური გარღვევა იქნება. ახალ სინათლეს მოჰფენს არა მხოლოდ გამუდმებულ უთანხმოებას სხვადასხვა კოსმოსური ხომალდის მონაცემთა შორის, არამედ პრაქტიკოს ფიზიკოსებს კონკრეტულ მიმართულებაზე დააყენებს, მიუთითებს, რომელი მახასიათებლები ეძებონ ლაბორატორიულ ექსპერიმენტებში, რათა საბოლოოდ ამოხსნან ბნელი მატერიის ნამდვილი ბუნება“, — ამბობს ჰავაის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი და კოსმოლოგი უილიამ გიარე.
კვლევა Nature Astronomy-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია sheffield.ac.uk-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
