Zahrává si temná hmota se základními fyzikálními konstantami?

Pokud se temná hmota skládá z lehkých částic, které mírně jsou svolné k občasným interakcím s běžnou hmotou, tak by jimi vytvářené pole temné hmoty mohlo v čase měnit základní fyzikální konstanty.

Jaké tajemství ukrývá temná hmota? Kredit: NASA / CXC/ CFHT / U. Victoria / A. Mahdavi et al.

Základní konstanty fyziky, jako je například rychlost světla, Planckova konstanta anebo Newtonova gravitační konstanta, obvykle považujeme za neměnné v čase, konstantní. Jak ostatně už jejich pojmenování napovídá. Jenže vědci, chroničtí šťouralové, se i tohle občas pokoušejí zpochybnit. Paul Dirac už v roce 1937 uvažoval o tom, že by Newtonova gravitační konstanta mohla s časem klesat. A jak se zdá, nebyl sám.

Jevgenij Stadnik. Kredit: University of New South Wales.

Jevgenij Stadnik a Victor Flambaum z Univerzity Nového Jižního Walesu v australském Sydney ve svém článku, publikovaném časopisem Physical Review Letters, tvrdí, že by proklínaná i obdivovaná, každopádně ale stále naprosto záhadná temná hmota mohla způsobovat, že se základní fyzikální konstanty zvolna mění v čase. Anebo by mohly oscilovat tam a zpět, kvůli oscilacím v poli temné hmoty. Tenhle nápad vyžaduje, aby částice tvořící temnou hmotu mohly interagovat s malým množstvím částic známých ve Standardním modelu částicové fyziky.

Stadnik s Flambaumem navrhli model, v němž se temná hmota skládá z částic o malé hmotnosti, které jen velmi nerady interagují s jinými částicemi. Podle tohoto modelu bylo v ranném vesmíru ohromné množství takových částic a tyto částice vytvářely oscilující pole temné hmoty. Vzhledem k jejich nechuti k interakcím s běžnými částicemi tyto částice podle Stadnika a Flambauma přetrvaly miliardy let, a dnes tvoří podstatu temné hmoty.

Victor Flambaum. Kredit: University of New South Wales.

I když se tyhle částice do interakcí doopravdy nehrnou, tak by přece jenom do určité míry měly interagovat s částicemi Standardního modelu. Není ale jasné, jak moc by to mělo být. Právě to se Stadnik a Flambaum snažili zjistit. Použili k tomu data z experimentů, které odhadovaly množství hélia vzniklého během Velkého třesku, ze spektroskopických měření, která se týkala prvku ze skupiny vzácných zemin dysprosia (Dy) a také z měření reliktního záření vesmíru. Badatelé nakonec odvodili zatím nejpřísnější limity, které zpřesňují míru interakcí těchto částic temné hmoty s fotony, elektrony a kvarky. Oproti předešlým výzkumům je zpřesnili o 15 řádů.

Limity interakcí temné hmoty podle Stadnika a Flambauma s běžnou hmotou. Kredit: Stadnik & Flambaum (2015)

Nové výsledky Stadnika a Flambauma naznačují, že pokud existuje oscilující pole vytvářené lehkými částicemi temné hmoty, tak by mohlo vyvolávat změny základních fyzikálních konstant. Naše realita je už takhle pěkně komplikovaná. Pokud mají Stadnik s Flambaumem pravdu, tak z toho asi nejeden vědec zešediví.

Zatím je to každopádně otevřená otázka. Naštěstí v téhle věci nemáme úplně svázané ruce. Stadnik a Flambaum věří, že by budoucí experimenty s atomovými hodinami, laserovými interferometry a podobnými vychytávkami mohly záležitost s měnícími se základními fyzikálními konstantami vyjasnit. Sami na tom ostatně hodlají intenzivně pracovat a hledat náznaky existence temné hmoty odpovídající jejich modelu.

Video: CITA 78: Variation of fundamental constants from Big Bang to atomic clock

Literatura
Phys.Org 19. 11. 2015, arXiv:1503.08540, Physical Review Letters 115, 201301.

Autor: Stanislav Mihulka

Datum: 20.11.2015

Tisk článku

Související články:

Tvoří temnou hmotu temná makra s podivnými kvarky? Autor: Stanislav Mihulka (14.12.2014)
Déja vu s temnou hmotou? Autor: Stanislav Mihulka (29.07.2015)
Vysvětlí chybějící část vesmíru stealth temná hmota? Autor: Stanislav Mihulka (25.09.2015)

Diskuze:

Člověk se až nestačí divit

Tomáš Fuk,2015-12-08 20:14:22

.. když si tak pročítám přiložené komentáře, tak zírám v němém úžasu ..
taky patřím k lidem zvídavým, taky se snažím vytvořit si co nejkonzistentnější model chápání toho, co se kolem mě děje, a taky se v tom šťourám až nezdravě do detailů, ale tady opravdu zůstává až rozum stát nad tím jaký nesmysly je lidskej mozek schopnej vyplodit hovadiny, jak moc dokáže vyplodit s jak málo informacemi, případně ignorovat to co se mu do modelu nehodí i přes nespočetná experimentální ověření ..

kéž bych i já tak prohlédl - evidentně se potvrzuje, že čím míň člověk ví a čím míň přemýšlí, tím dříve má jasno "jak je to vlastně s tym" ..
ale jinak opravdu parádní hypotézy, dost jsem se pobavil, ale o žádných teoriích, jak tu padlo, bych radši vůbec nemluvil..
některým diskutujícím bych radil trochu víc poslouchat (číst, vstřebávat, přemýšlet) a méně řvát, jeden se pak nemusí tolik stydět.. ;)
přirovnání k vaření dobrot pejskem a kočičkou - dost dobrý - PALEC HORE, pane Brokáte

každopádně všem "Oslům" a "Oslovinám" třikrát zdar a tisíceré díky, krásné čtení a rozšíření obzorů, jen škoda, že je život tak "krátkej" a hlava tak "malá" - na druhou stranu, aspoň se člověk nenudí a pořád bude co objevovat :D
Carpe diem, Harvie - carpe diem !