Θα μπορούσε η "κατοπτρική ύλη" να είναι η κρυμμένη μάζα που συγκρατεί μαζί το σύμπαν

Εάν όντως υπάρχει η σκοτεινή ύλη, μπορεί να παίρνει τη μορφή των κατοπτρικών πλανητών, κατοπτρικών άστρων ή κατοπτρικών γαλαξιών. Αυτό υποστηρίζει κάποιος φυσικός ο οποίος ισχυρίζεται πως τα πιο πρόσφατα στοιχεία επιβεβαιώνουν αυτή την ιδέα.

Όταν οι αστρονόμοι μελετούν τους μακρινούς γαλαξίες, βλέπουν ένα μικρό μόνο μέρος της μάζας που απαιτείται για να συγκρατήσει αυτές τις συγκεντρώσεις των άστρων μαζί. Χωρίς όμως κάποιο είδος επιπλέον κρυμμένης μάζας, οι γαλαξίες θα έπρεπε να είχαν διαλυθεί. Οι αστρονόμοι ονομάζουν «σκοτεινή ύλη», αυτή την κρυφή μάζα και οι φυσικοί σε όλο τον κόσμο συμμετέχουν σε έναν ολοένα και πιο απελπισμένο αγώνα για να βρουν αποδείξεις της εδώ στη Γη. Οι κύριοι πιθανοί υποψήφιοι είναι τα λεγόμενα MACHOS και WIMPS, αλλά δεν υπάρχει καμία έλλειψη από προτάσεις.

Η μεγαλύτερη πρόκληση, ωστόσο, είναι να βρούμε κάποια στοιχεία που να υποστηρίζουν τον ένα ή περισσότερα από αυτά τα υποψήφια σωματίδια. Επί του παρόντος, πάνω από 30 πειράματα που βρίσκονται σε εξέλιξη προσπαθούν να εντοπίσουν κάποιο σημάδι τη...
σκοτεινής ύλης. Ο φυσικός Robert Foot από το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης έχει δείξει ότι τα αποτελέσματα των δύο πειραμάτων μπορούν ταυτόχρονα να εξηγηθούν από μια ενδιαφέρουσα μορφή σκοτεινής ύλης που ονομάζεται κατοπτρική ύλη.

Ο Foot πιστεύει ότι οι δύο πρόσφατες εμπειρίες, το πείραμα DAMA και το πείραμα CoGeNT για την σκοτεινή ύλη, μπορεί να ανιχνεύσουν την κατοπτρική ύλη. Στο DAMA, οι επιστήμονες παρατήρησαν ένα κομμάτι ιωδιούχου νατρίου, το οποίο θα πρέπει να παράγει ένα φωτόνιο, όταν χτυπηθεί από ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης.

Δεδομένου ότι το πείραμα γίνεται στη Γη, οι επιστήμονες προέβλεψαν ότι θα παρατηρούσαν περισσότερα φωτόνια κατά τη διάρκεια του έτους που η Γη κινείται προς το υπόβαθρο μαύρης τρύπας, από ό,τι αν κινείται μακριά από αυτό – και το έκαναν. Το πιο πρόσφατο πείραμα CoGeNT είναι παρόμοιο, όπου οι επιστήμονες βρήκαν στοιχεία για συγκρούσεις σκοτεινής ύλης με ένα κρύσταλλο γερμανίου. Είναι ενδιαφέρον, πως τόσο στο DAMA όσο και στα αποτελέσματα του CoGeNT συμμετέχουν με σωματίδια με παρόμοιου φάσματος.

Όπως υπονοεί και το όνομα, η κατοπτρική ύλη είναι βασικά μια χωρική αντανάκλαση της συνηθισμένης ύλης. Τα σωματίδια της ύλης μπορεί να έχουν είτε αριστερόχειρα είτε δεξιόχειρα συμμετρία, έτσι ώστε αν ένα συνηθισμένο σωματίδιο ύλης ήταν αριστερόχειρα, το κατοπτρικό σωματίδιο του θα είναι δεξιόχειρα, αλλά είναι ακριβώς τα ίδια σε κάθε άλλη ιδιότητα. Στη θεωρία της κατοπτρικής ύλης, κάθε συνηθισμένο σωματίδιο ύλης (π.χ. τα πρωτόνια, τα ηλεκτρόνια, κ.λπ.) θα έχει ένα κατοπτρικό σωματίδιο, διπλασιάζοντας έτσι τον αριθμό των σωματιδίων στο σύμπαν.

Η έμπνευση για την κατοπτρική ύλη προήλθε από ένα πείραμα που πραγματοποιήθηκε το 1956 που έδειξε ότι οι νόμοι της φύσης δεν είναι συμμετρικοί (ονομάζεται επίσης συμμετρία ομοτιμίας ή p-συμμετρία). Συγκεκριμένα, το πείραμα έδειξε τότε ότι τα σωματίδια σε ασθενείς αλληλεπιδράσεις εμφανίζουν μια προτίμηση για την αριστεροχειρία, έτσι ώστε κατά κάποιο τρόπο, το Σύμπαν να είναι αριστερόχειρο. Στις άλλες δύο μορφές συμμετρίας – την περιστροφική και την μεταφορική – φαίνεται η φύση να είναι συμμετρική παντού, γι αυτό και οι επιστήμονες αναρωτιούνται γιατί η φύση δεν έχει p-συμμετρία, όπως στις άλλες δύο. Αλλά αν η κατοπτρική ύλη υπάρχει, θα λύσει αυτό το πρόβλημα, έχοντας μια ελαφρά δεξιοχειρία και αποκαθιστώντας την p-συμμετρία του Σύμπαντος.

Εν πρώτοις, η κατοπτρική ύλη μπορεί να ακούγεται λίγο σαν την αντιύλη – τη συνηθισμένη ύλη με αντίθετο φορτίο. Και στις δύο θεωρίες, ο αριθμός των γνωστών σωματιδίων θα διπλασιαζόταν. Ενώ η αντιύλη αλληλεπιδρά έντονα με τη συνηθισμένη ύλη παράγοντας ένα φωτόνιο αφού εξαϋλωθούν, η κατοπτρική ύλη θα αλληλεπιδράσει πολύ ασθενώς με την συνηθισμένη ύλη. Για το λόγο αυτό, μερικοί φυσικοί έχουν σκεφτεί ότι τα κατοπτρικά σωματίδια θα μπορούσαν να είναι υποψήφια για την σκοτεινή ύλη. Ακόμα κι αν αυτή θα παράγει φως, δεν θα την δούμε, και γι αυτό θα ήταν πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί.

Στο μοντέλο του φυσικού Robert Foot, αν τα συνηθισμένα και τα κατοπτρικά σωματίδια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωτόνιο – κατοπτρικό φωτόνιο κινητική ανάμειξη, στη συνέχεια, το κατοπτρικό σωματίδιο θα μπορούσε να εξηγήσει και τα δύο πειραματικά αποτελέσματα που διεξάγονται εδώ στη Γη.

Στη θεωρία του Foot, ένα πλάσμα από κατοπτρικά σωματίδια θα είναι το κυρίαρχο συστατικό στη γαλαξιακή άλω, όπου φαίνεται να «κρύβεται» η σκοτεινή ύλη με βάση τις παρατηρήσεις των βαρυτικών αλληλεεπιδράσεων της. Ενώ αυτή η πρόταση υποστηρίζει τη δυνατότητα της κατοπτρικής ύλης σαν την σκοτεινή ύλη, ο Foot πρόσθεσε ότι τα πειράματα στο εγγύς μέλλον θα εξετάσουν κι άλλο την ιδέα αυτή.

Αν λοιπόν υπάρχει η κατοπτρική ύλη θα έπρεπε να μπορεί να παρατηρηθεί με άλλους τρόπους. Για παράδειγμα, η βαρύτητα του θα πρέπει να κάμψει το φως με το φαινόμενο της μικρο-εστιασμού, αν και θα είναι πολύ δυσδιάκριτα τέτοια γεγονότα που προκαλούνται ανάμεσα στους δύο τύπους της ύλης, την κατοπτρική και την συνηθισμένη, αλλά η όποια αμυδρή διαφορά τους θα είναι μια τεράστια πρόκληση για τους φυσικούς.

Πηγή: Daily Galaxy 

(από physics4u)