Nedávný výzkum Národního centra pro jaderný výzkum v Polsku poukazuje na možnou interakci mezi neutriny – často nazývanými „částicemi duchů“ – a temnou hmotou, dvěma z nejzáhadnějších složek vesmíru. Kosmologové zjistili, že současná pozorování lépe odpovídají modelu, ve kterém tyto nepolapitelné entity slabě interagují a potenciálně tak řeší dlouhotrvající kosmickou hádanku.
Problém se standardním modelem
Standardní kosmologický model, navzdory jeho úspěchu v mnoha ohledech, má potíže plně vysvětlit rozložení hmoty ve vesmíru. Když vědci extrapolují data z raného vesmíru – jako je kosmické mikrovlnné pozadí (CMB) a baryonové akustické oscilace (BAO) – do současnosti, zjistí nesrovnalosti. Předpovězené shlukování hmoty neodpovídá tomu, co pozorujeme. To nutně neznamená, že model je nesprávný, ale naznačuje to, že může být neúplný.
Proč na tom záleží: CMB představuje nejranější světlo uvolněné přibližně 380 000 let po Velkém třesku, zatímco BAO jsou prastaré struktury zmrazené v čase. Poskytují snímky raného vesmíru. Pokud nesouhlasí se současným rozložením hmoty, znamená to, že v našem chápání kosmického vývoje něco zásadně chybí.
Neutrina a temná hmota: nepolapitelní hráči
Neutrina i temná hmota zřídka interagují s jinou hmotou. Neutrina produkovaná ve hvězdách a supernovách jsou hojná, ale procházejí vším téměř bez povšimnutí. Mají minimální hmotnost a žádný elektrický náboj. Na druhé straně temná hmota neinteraguje s běžnou hmotou vůbec kromě gravitace. Jeho existence je odvozena z gravitačních účinků na galaxie a časoprostor, což naznačuje, že tvoří asi 85 % hmoty ve vesmíru.
Myšlenka, že by se tyto dvě nepolapitelné látky mohly vzájemně ovlivňovat, není nová: teorie existují již od počátku 21. století. Nedávné objevy pod vedením fyzika Lei Zu však poskytují přesvědčivější důkazy než kdykoli předtím.
Nová data: signál tři sigma
Výzkumný tým spojil data z CMB, BAO a data z Dark Energy Survey, projektu mapujícího rozložení temné hmoty a energie. Spuštěním simulací s rozptylem neutrin a temné hmoty a bez nich zjistili, že zapnutím interakce se simulovaný vesmír více podobá našemu vlastnímu.
Statistická významnost je v současné době 3 sigma – není to nezvratný důkaz, ale dostatečně silný, aby ospravedlnil další zkoumání. Tento výsledek je v souladu s předchozími radami a naznačuje, že pokud by se interakce potvrdila, mohla by znamenat průlom.
„Pokud se tato interakce mezi temnou hmotou a neutriny potvrdí, bude to zásadní průlom,“ říká teoretický fyzik William Jarais. “Nejen, že to vrhne nové světlo na přetrvávající nesrovnalosti mezi různými kosmologickými sondami, ale také to poskytne částicovým fyzikům konkrétní směr pro laboratorní experimenty.”
Důsledky a budoucí výzkum
Pokud se tato interakce potvrdí, mohla by pomoci upřesnit Standardní model kosmologie tím, že umožní slabý rozptyl mezi neutriny a temnou hmotou. Ještě důležitější je, že poskytuje konkrétní směr pro částicové fyziky, kteří se snaží pochopit skutečnou povahu temné hmoty.
Výzkumný tým uznává, že je zapotřebí další výzkum. Důkladné testování bude vyžadovat jít nad rámec standardních aproximací v částicové kosmologii, říká Sebastian Trojanowski z Polského národního centra pro jaderný výzkum. Hledání řešení těchto vesmírných záhad pokračuje a tichý šepot interagujících strašidelných částic může být klíčem.
Současné důkazy naznačují, že tyto dva nepolapitelné objekty nemusí být tak izolované, jak se dříve myslelo, což naznačuje hlubší spojení ve struktuře vesmíru.
