Priviți adânc în spațiu, dincolo de sclipirea stelelor și de spiralele maiestuoase ale galaxiilor. Tot ceea ce putem vedea, de la planete la roiuri stelare gigantice, constituie doar o mică parte din Univers. Restul este un mister profund. O substanță ipotetică, cunoscută sub numele de materie întunecată, domină cosmosul, depășind materia obișnuită într-un raport de cinci la unu. Ea este scheletul invizibil pe care se sprijină structura Universului, iar fără ea, galaxiile, inclusiv a noastră, s-ar destrăma.
Deși prezența sa este trădată de efectele gravitaționale, natura exactă a materiei întunecate rămâne una dintre cele mai mari enigme ale științei moderne. Nu emite și nu reflectă lumină, făcând-o complet transparentă pentru telescoapele noastre. Până acum, niciun experiment nu a reușit să detecteze în mod direct o particulă de materie întunecată, lăsând oamenii de știință să se întrebe: fie căutăm ceva greșit, fie înțelegerea noastră fundamentală asupra gravitației este incompletă, după cum arată și IFL Science.
În acest peisaj al incertitudinii, fizicianul Stefano Profumo de la Universitatea din California, Santa Cruz, propune două scenarii noi și îndrăznețe, care se abat radical de la modelele convenționale. Aceste teorii, publicate în prestigioasa revistă Physical Review D, oferă căi neexplorate pentru a explica originea acestei componente evazive a realității.
Ce știm despre materia întunecată
Prima idee se leagă de însăși expansiunea Universului. Știm că Universul nu doar se extinde, ci o face într-un ritm accelerat. Profumo teoretizează existența unui al treilea moment de expansiune rapidă în istoria cosmică – mai blând decât inflația primordială de după Big Bang, dar suficient de puternic pentru a genera particule.
Cercetătorul trasează o paralelă fascinantă între marginea observabilă a Universului și orizontul de evenimente al unei găuri negre. Așa cum efectele cuantice de la granița unei găuri negre duc la emisia de particule – faimoasa radiație Hawking –, Profumo a demonstrat că un „orizont cosmic” în expansiune ar putea, în mod similar, să radieze particule în Univers. Aceste particule nou-născute, generate de energia expansiunii, ar putea avea proprietățile potrivite pentru a fi candidații perfecți pentru materia întunecată.
A doua alternativă explorează conceptul unui „sector întunecat” – o lume de particule care oglindește materia noastră, dar care trăiește după propriile reguli, invizibile pentru noi. În acest scenariu, ar exista quarci întunecați și gluoni întunecați, forțe și particule care interacționează doar între ele, formând o ecologie complexă, paralelă cu a noastră.
Profumo sugerează că, în condițiile extreme din Universul timpuriu, aceste particule întunecate ar fi putut deveni atât de dense încât să se prăbușească, formând găuri negre primordiale. Aceste relicve antice ar fi extrem de stabile și ar putea constitui masa lipsă pe care o atribuim materiei întunecate.
„Ambele mecanisme sunt extrem de speculative, dar oferă scenarii autonome și calculabile, care nu se bazează pe modelele convenționale ale materiei întunecate sub formă de particule, care sunt din ce în ce mai contestate de rezultatele experimentale negative”, a explicat Profumo, care este și director adjunct pentru teorie la Institutul de Fizică a Particulelor din Santa Cruz.
Deși modelul standard al cosmologiei rămâne cea mai robustă explicație pe care o avem, explorarea unor astfel de ipoteze radicale este vitală. Acestea nu doar că împing limitele imaginației, dar oferă și predicții care pot fi testate, deschizând noi ferestre către înțelegerea realității ascunse a Universului. Căutarea continuă, iar fiecare nouă teorie, oricât de neconvențională, ne aduce cu un pas mai aproape de a dezvălui, în sfârșit, ce anume se ascunde în întuneric.
