Οι φυσικοί βρήκαν το αξιόνιο – το σωματίδιο φάντασμα της σκοτεινής ύλης (vid)

ΦΥΣΙΚΗ

Από τον Αναστάσιο Ν. Πανά

Το μυστηριώδες σωματίδιο «φάντασμα» της σκοτεινής ύλης μπορεί τελικά να έχει εντοπιστεί, τερματίζοντας έτσι την αναζήτηση δεκαετιών.

Οι ειδικοί πιστεύουν ότι οι ακτίνες Χ που εντοπίστηκαν σε κοντινά άστρα νετρονίων είναι η πρώτη ένδειξη ύπαρξης των αξιονίων. Πηγή: NASA

ν

ΕΝΑ από τα πιο περίπλοκα μυστήρια του σύμπαντος είναι το γεγονός ότι η ύλη που βλέπουμε, με τις αισθήσεις ή με τα διάφορα όργανα, αποτελεί μόνο το 4% του κόσμου μας. Το υπόλοιπο 96% είναι αόρατο και έχει ονομαστεί «σκοτεινή ύλη» (26%) και «σκοτεινή ενέργεια» (70%).

Το στοιχειώδες σωματίδιο της σκοτεινής ύλης ονομάζεται αξιόνιο (Axion). Το υποθετικό αυτό σωματίδιο που προτάθηκε το 1970 για να εξηγήσει την μυστηριώδη «σκοτεινή ύλη», υποστηρίζεται από τη θεωρία Peccei-Quinn που διατυπώθηκε το 1977 για την επίλυση του αποκαλούμενου «ισχυρού προβλήματος CP» στην κβαντική χρωμοδυναμική.

Με άλλα λόγια, εάν τα αξιόνια υπάρχουν, τότε έχουν χαμηλή μάζα εντός ενός συγκεκριμένου εύρους, πράγμα που τα καθιστά ιδανικούς εκφραστές της ψυχρής σκοτεινής ύλης.

Όλη η ύλη στο σύμπαν αποτελείται από διαφορετικά είδη σωματιδίων. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα πρωτόνια, τα νετρόνια, τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ. Ωστόσο, μια ομάδα θεωρητικών φυσικών πιστεύει ότι βρήκε τις πρώτες ενδείξεις για τα αξιόνια, τα σωματίδια «φαντάσματα», σε κοντινά αστέρια νετρονίων.

Δείτε το άρθρο: «Το τρελό θηριοτροφείο των σωματιδίων»

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα αξιόνια είναι υπεύθυνα για τις εκπομπές ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας που προέρχονται από μια ομάδα άστρων νετρονίων, δηλαδή άστρα που είναι τα μικρότερα και πυκνότερα άστρα στο σύμπαν και ονομάζονται Magnificent Seven (από την ταινία “Και οι 7 ήταν υπέροχοι”).

Magnificent Seven είναι το ανεπίσημο όνομα αυτής της ομάδας απομονωμένων νεαρών άστρων νετρονίων σε απόσταση 120 έως 500 parsecs από τη Γη. (Ένα παρσέκ = 3,26 έτη φωτός ή 30,9 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα). Αυτά τα άστρα είναι επίσης γνωστά με τα ονόματα XDINS ή απλά XINS.
ν

Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός άστρου νετρονίων. Image credit: Sci-News.com
ν

Τα δεδομένα από την ομάδα αυτή των άστρων συνέλεξαν τα διαστημικά τηλεσκόπια XMM-Newton, της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος, και το τηλεσκόπιο ακτίνων-Χ Τσάντρα (Chandra) της NASA.

Τα αξιόνια εδώ και αρκετό καιρό από τις «παγίδες» των φυσικών, επειδή έχουν «ασθενή αλληλεπίδραση» και όπως τα φαντάσματα περνούν μέσα από τοίχους και πόρτες, έτσι και αυτά περνούν μέσα από άλλα σωματίδια ύλης, χωρίς να γίνονται αντιληπτά.
ν

ΤΟ ΠΛΑΓΙΟ ΒΛΕΜΜΑ

Αλλά όπως τα φαντάσματα γίνονται ορατά όταν τα κοιτάς με την άκρη του ματιού και όχι στρέφοντας το βλέμμα κατευθείαν πάνω τους, έτσι και τα αξιόνια γίνονται αντιληπτά με πλάγιο τρόπο, δηλαδή από συγκρούσεις άλλων σωματιδίων.

Η πέραν πάσης αμφισβήτησης ανακάλυψή τους θα εξηγούσε το μεγάλο μυστήριο που ονομάζεται «σκοτεινή ύλη» και η οποία πιστεύεται ότι αποτελεί ένα μεγάλο μέρος του σύμπαντος το οποίο δεν μπορούμε να δούμε.

Ο Ρέιμοντ Κο (Raymond Co), θεωρητικός φυσικός, της Σχολής Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Μινεσότα, και επικεφαλής της ομάδας έρευνας, έκανε μια παρόμοια σύγκριση:

«Μπορείτε να σκεφτείτε τα αξιόνια σαν σωματίδια φαντάσματα. Μπορούν να είναι οπουδήποτε στο σύμπαν, αλλά δεν αλληλεπιδρούν μαζί μας, οπότε δεν έχουμε τη δυνατότητα να τα παρατηρήσουμε παρά με έμμεσο τρόπο».
ν

Το διαστημόπλοιο με το Παρατηρητήριο Ακτίνων-Χ “XMM-Newton” της ESA. Image credit: Ducros / ESA / XMM-Newton
ν

Η ομάδα των φυσικών πιστεύει ότι τα αξιόνια παράγονται στον πυρήνα ενός άστρου νετρονίων ως αποτέλεσμα της σύγκρουσης νετρονίων και πρωτονίων. Τα μυστηριώδη σωματίδια εκτοξεύονται εν συνεχεία στο ισχυρό μαγνητικό πεδίο του αστεριού, όπου μετατρέπονται σε φωτόνια ‒σωματίδια του φωτός‒ που αποτελούν τις ακτίνες Χ που ανιχνεύονται από τα παρατηρητήρια της Γης.

Οι ερευνητές, ωστόσο, λένε ότι αυτή η μελέτη δεν αποδεικνύει οριστικά την ύπαρξη των αξιονίων, όμως παρέχει πειστικά στοιχεία για τα σωματίδια αυτά.

Και ελπίζουν να επιβεβαιώσουν την ανακάλυψη του σωματιδίου φαντάσματος σαρώνοντας την ομάδα άστρων Magnificent Seven με το τηλεσκόπιο NuSTAR της NASA, το οποίο είναι πιο ευαίσθητο από τα τηλεσκόπια Chandra και XMM-Newton που χρησιμοποιήθηκαν στην τρέχουσα έρευνα.
ν

Neil deGrasse Tyson: Dark Matter, Dark Gravity, Ghost Particles, & the Essence of All Objects | Big Think
ν

ν

© 2021 Youmagazine.gr
ν

Δείτε επίσης:

Πού πήγε η σκοτεινή ύλη και εξαφανίστηκε; Οι εξωγήινοι ελέγχουν την μυστηριώδη σκοτεινή ύλη Xicc++ ένα κουάρκ που κανείς δεν είχε δει έως τώρα “The Big Bang theory”: Αλήθεια ή μύθος; (βίντεο) Ανακαλύφθηκε η πέμπτη θεμελιώδης δύναμη της φύσης (vid) Το σύμπαν είναι γεμάτο από μια μυστηριώδη ουσία που ονομάζεται «πεμπτουσία»