Chúng ta biết vật chất tối tồn tại. Hơn thế nữa, các nhà khoa học sẽ khó lòng giải thích được điều gì giải thích cho các hiệu ứng hấp dẫn mà họ thường thấy trong công việc trong vũ trụ.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã tìm cách chứng minh sự tồn tại của nó bằng cách đập các proton lại với nhau trong Máy va chạm Hadron lớn. Thật không may, những nỗ lực này đã không cung cấp bất kỳ bằng chứng cụ thể.
Do đó, có lẽ đã đến lúc phải suy nghĩ lại về vật chất tối. Và các nhà vật lý David M. Jacobs, Glenn D. Starkman và Bryan Lynn của Đại học Case Western Reserve có một lý thuyết chỉ có thế, ngay cả khi nó nghe có vẻ hơi lạ.
Trong nghiên cứu mới của họ, họ lập luận rằng thay vì vật chất tối bao gồm các hạt cơ bản không nhìn thấy được và không phát ra hoặc hấp thụ ánh sáng và bức xạ điện từ, nó có dạng các khối vật chất khác nhau về khối lượng và kích thước.
Như hiện tại, có rất nhiều ứng cử viên hàng đầu cho vật chất tối có thể là gì, bao gồm từ các hạt khổng lồ tương tác yếu (hay còn gọi là WIMP) cho đến các trục. Những ứng cử viên này rất hấp dẫn, đặc biệt là WIMP, bởi vì sự tồn tại của các hạt như vậy có thể giúp xác nhận lý thuyết siêu đối xứng - điều này có thể giúp dẫn đến Lý thuyết về mọi thứ (ToE) hoạt động.
Nhưng cho đến nay, không có bằng chứng nào thu được mà chắc chắn chứng minh sự tồn tại của một trong hai. Ngoài việc cần thiết để Thuyết tương đối rộng hoạt động, khối vô hình này dường như vẫn còn vô hình để phát hiện.
Theo Jacobs, Starkman và Lynn, điều này có thể chỉ ra rằng vật chất tối tồn tại trong vương quốc của vật chất bình thường. Cụ thể, họ xem xét khả năng vật chất tối bao gồm các vật thể vĩ mô - mà họ đặt tên là Macrosros - có thể được đặc trưng theo đơn vị gam và cm vuông tương ứng.
Các macro không chỉ lớn hơn đáng kể so với WIMPS và các trục, mà còn có khả năng được lắp ráp từ các hạt trong Mô hình chuẩn của vật lý hạt - như quark và lepton từ vũ trụ sơ khai - thay vì yêu cầu vật lý mới giải thích sự tồn tại của chúng. WIMPS và axion vẫn là ứng cử viên có thể cho vật chất tối, nhưng Jacobs và Starkman cho rằng có một lý do để tìm kiếm ở nơi khác.
Khả năng vật chất tối có thể là vĩ mô và thậm chí xuất hiện từ Mô hình Chuẩn là một thứ cũ nhưng thú vị, theo ông Starkman nói với Tạp chí Không gian, qua email. Đây là một khả năng kinh tế nhất, và trước sự thất bại của chúng tôi cho đến nay khi tìm thấy các ứng cử viên vật chất tối trong các máy dò vật chất tối của chúng tôi, hoặc đưa chúng vào máy gia tốc của chúng tôi, đó là một điều đáng được chúng tôi chú ý.
Sau khi loại bỏ hầu hết các vật chất thông thường - bao gồm Sao Mộc thất bại, sao lùn trắng, sao neutron, lỗ đen sao, lỗ đen ở trung tâm các thiên hà và neutrino với rất nhiều khối lượng - như các ứng cử viên có thể, các nhà vật lý đã tập trung vào exotics.
Tuy nhiên, vật chất ở đâu đó giữa bình thường và kỳ lạ - họ hàng của sao neutron hoặc hạt nhân lớn - đã bị bỏ lại trên bàn, Starkman nói. Chúng tôi nói họ hàng vì có lẽ họ có một hỗn hợp đáng kể của các quark lạ, được tạo ra trong các máy gia tốc và thông thường có cuộc sống cực kỳ ngắn ngủi, anh nói.
Mặc dù các quark lạ rất không ổn định, Starkman chỉ ra rằng neutron cũng rất không ổn định. Nhưng trong helium, liên kết với các proton ổn định, neutron vẫn ổn định.
Starkman mở ra khả năng rằng vật chất hạt nhân lạ ổn định được tạo ra trong Vũ trụ sơ khai và vật chất tối không gì khác hơn là khối vật chất hạt nhân lạ hoặc các trạng thái khác của quark, hoặc baryon, vốn được tạo ra từ hạt quark, Starkman nói.
Vật chất tối như vậy sẽ phù hợp với Mô hình Chuẩn.
Đây có lẽ là khía cạnh hấp dẫn nhất của lý thuyết Macros: khái niệm vật chất tối, mà mô hình vũ trụ của chúng ta phụ thuộc vào vũ trụ, có thể được chứng minh mà không cần thêm các hạt.
Tuy nhiên, ý tưởng cho rằng vũ trụ chứa đầy một khối chunky, vô hình chứ không phải vô số hạt vô hình làm cho vũ trụ có vẻ hơi lạ, phải không?
