Tamsioji materija gali būti kalta dėl ličio trūkumo

Pirmosiomis ugningomis visatos minutėmis, didžiojo sprogimo nukleosintezės metu, branduolinės reakcijos nukaldino lengvuosius elementus – helį, deuterį ir litį. Šių elementų kiekiai ankstyvojoje visatoje, surinkti iš senųjų žvaigždžių ir pirmykščių dujų debesų, atitinka teoriją, išskyrus vieną aspektą: juose yra daug mažiau dominuojančio ličio formos, ličio-7, nei tikėtasi. Tai niekada nebuvo įtikinamai paaiškinta.

Pagalba ateina hipotetinių tamsiosios materijos dalelių, vadinamų aksionų, pavidalu. Šios lengvos dalelės buvo sugalvotos aštuntajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje, kaip teorijos, turinčios paaiškinti kodėl stiprioji branduolinė sąveika, kitaip, nei kitos jėgos, nepasikeičia, dalelę pakeitus jos atitinkama antidalele, dalis. Aksionai nėra vyraujanti tamsiosios materijos teorija. Šie laurai atitenka silpnai sąveikaujančioms masyvioms dalelėms - vimpams (weakly interacting massive particles – WIMP). Bet kadangi nei vimpai, nei aksionai niekada nebuvo stebėti, verdiktas dar neaiškus.

Pastarajame tyrime tašką pelno autsaideriai aksionai. Branduolinių reakcijų , kūrusių litį-7, greitį iš dalies lėmė buvęs šviesos energijos kiekis. Kadangi tiesiogiai negalime pasakyti, kiek tada buvo šviesos, spėjame iš reliktinio spinduliavimo, praėjus 380 000 metų nuo didžiojo sprogimo. Jis naudojamas įvertinti, kiek ličio turėtų būti: daugiau šviesos iškreipia reakcijų greitį ir mažina susidarančio ličio lygį.

Ozguras Erkenas su kolegomis iš Floridos universiteto Gainesville'yje spėja, kad kažkas atšaldė fotonus tarp ličio sintezės ir ir reliktinio spinduliavimo atsiradimo, sumažindamas fotonų energiją ir išpūsdamas tikėtiną ličio kiekį.

Turėdami labai mažai kinetinės energijos, aksionai yra pagrindiniai įtariamieji. Tyrėjų komandai įskaičiavus jų aušinimo galią, numatyto ličio kiekis sumažėja perpus, (Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.061304). „Mes labai sujaudinti“, - sako Pierre'as Sikivie, Erken'o kolega.

Tačiau aksionų įtraukimas irgi sukuria problemą. Be jų, reliktinio spinduliavimo matavimai sutampa su keturiais neutrinų tipais, artimais trims, stebėtiems eksperimentuose. Bet jeigu egzistuoja aksionai, Erkeno komandos skaičiavimais, jie iškreiptų matavimus ir implikuotų septynis neutrinų tipus. Dėl to Gary'is Steigmanas iš Ohio valstijos universiteto Kolumbuse ir nesusijęs su tyrimu į aksionų ličio-7 anomalijos paaiškinimą žiūri skeptiškai.

Atsakymas turėtų paaiškėti 2013, kai tikimasi gauti daug tikslesnius reliktinio spinduliavimo duomenis iš „Planck“ palydovo. Kol kas didžiausia galimybė pamatyti aksionus yra atnaujintoje ADMX eksperimento, versijoje, kuris turėtų prasidėti šių metų pabaigoje. Taip pat įmanoma apčiuopti jų egzistavimą iš Didžiojo hadronų greitintuvo duomenų CERN laboratorijoje prie Ženevos Šveicarijoje, kur turėtų suintensyvėti Higso bozonų paieška.

David Shiga, New Scientist № 2853