Sesuatu di alam semesta menghasilkan lebih banyak jisim daripada yang kita dapat langsung mengesan. Kita tahu ia ada kerana kesan graviti pada perkara yang dapat kita kesan; tetapi kita tidak tahu apa itu dan dari mana asalnya.
Kami memanggil jisim yang tidak dapat dilihat ini sebagai 'benda gelap', dan ahli fizik baru sahaja mengenal pasti zarah yang mungkin.
Calon adalah zarah subatomik yang baru ditemui yang disebut d hexaquark. Dan dalam kegelapan primordial yang terjadi setelah Big Bang, mereka dapat berkumpul untuk menciptakan masalah gelap.
Selama hampir satu abad, perkara gelap telah membingungkan para astronom. Buat pertama kalinya, pengaruhnya dilihat pada pergerakan bintang-bintang, yang mengisyaratkan bahawa terdapat lebih banyak massa di sekitarnya daripada yang dapat kita lihat.
Kita sekarang dapat melihat pengaruh bahan gelap dalam dinamika lain – misalnya, dengan lensa graviti, ketika cahaya membengkokkan objek besar seperti gugus galaksi. Dan putaran cakera galaksi, yang terlalu pantas untuk dijelaskan oleh jisimnya yang jelas.
Hingga kini, ternyata bahan gelap tidak dapat dikesan secara langsung, kerana ia tidak menyerap, memancarkan atau memantulkan radiasi elektromagnetik dari jenis apa pun. Tetapi kesan gravitinya kuat – begitu kuat sehingga 85 peratus jirim di alam semesta kita boleh menjadi bahan gelap.
Walau bagaimanapun, para saintis ingin memahami rahsia perkara gelap. Ini bukan hanya kerana mereka sangat ingin tahu – mengetahui perkara gelap dapat memberitahu kita banyak tentang bagaimana alam semesta kita terbentuk dan bagaimana ia berfungsi.
Sekiranya bahan gelap tidak benar-benar wujud, itu bermaksud bahawa ada sesuatu yang tidak kena dengan model standard fizik zarah yang kita gunakan untuk menerangkan dan memahami alam semesta.
Beberapa calon masalah gelap telah dikemukakan selama bertahun-tahun, tetapi kami nampaknya semakin hampir untuk mencari jawapan. Hexaquark d – lebih formal, d (2380) – memasuki tempat kejadian.
“Asal jirim gelap di alam semesta adalah salah satu persoalan terbesar dalam sains dan masih belum ada jawapannya,” jelas ahli fizik nuklear Daniel Watts dari University of York di UK.
'Pengiraan pertama kami menunjukkan bahawa kondensat d adalah calon baru bagi bahan gelap. Hasil baru ini sangat menarik, kerana tidak memerlukan konsep baru untuk fizik. '
Quark adalah zarah asas yang biasanya bergabung dalam kumpulan tiga untuk membentuk proton dan neutron. Secara kolektif, zarah tiga quark ini disebut baryon, dan sebahagian besar bahan yang diperhatikan di alam semesta terdiri dari mereka. Anda baryonic. Seperti matahari. Dan planet dan stardust.
Apabila enam quark bergabung, ia menghasilkan sejenis zarah yang disebut dibaryon, atau hexaquark. Sebenarnya, kita sama sekali tidak melihatnya. Hexaquark d, yang dijelaskan pada tahun 2014, adalah penemuan bukan sepele yang pertama.
Hexaquarks d menarik kerana mereka adalah boson, sejenis zarah yang mematuhi statistik Bose-Einstein, asas untuk menggambarkan tingkah laku zarah. Dalam kes ini, ini bermaksud bahawa koleksi hexaquarks d dapat membentuk sesuatu yang disebut kondensat Bose-Einstein.
Juga dikenali sebagai keadaan jirim kelima, kondensat ini terbentuk apabila gas boson berketumpatan rendah menyejuk tepat di atas sifar mutlak. Pada peringkat ini, atom-atom di dalam gas tersebut mengalir dari goyang biasa mereka ke keadaan tidak bergerak sepenuhnya – keadaan kuantum minimum yang mungkin.
Sekiranya di Alam Semesta awal, gas d hexaquark ada di mana-mana ketika ia menyejuk setelah Big Bang, maka, menurut model pasukan, ia dapat bergabung untuk membentuk kondensat Bose-Einstein. Dan kondensat ini boleh menjadi apa yang sekarang kita sebut bahan gelap.
Jelas, ini semua sangat teoritis, tetapi semakin banyak calon perkara gelap yang kita dapati – dan mengesahkan atau menolak – semakin hampir kita menentukan apa itu masalah gelap.
Oleh itu, masih banyak kerja yang perlu diselesaikan di sini. Pasukan ini merancang untuk mencari d hexaquark di ruang angkasa dan mempelajarinya. Mereka juga merancang untuk melakukan lebih banyak kerja pada hexaquark di makmal.
“Langkah seterusnya untuk mewujudkan calon baru untuk masalah gelap ini adalah pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana hexaquark berinteraksi – ketika mereka menarik dan ketika mereka saling tolak,” kata Mikhail Bashkanov, seorang ahli fizik di York University.
“Kami mengambil ukuran baru untuk membuat heksaquark di dalam nukleus atom dan melihat apakah sifatnya berbeza dengan ketika mereka berada di ruang bebas.”
Kajian ini diterbitkan dalam jurnal Physics G: Nuclear Physics and Particle Physics.
