Žemę pasiekusi „neįmanoma“ dalelė galėjo būti tamsioji materija

Itin didelės energijos dalelė, pastebėta skriejanti per Žemę, nuo pat jos atradimo stulbina mokslininkus. Nors daugelis tyrėjų mano, kad tai buvo neįprastas neutrinas, kai kurie dabar spėja, kad tai gali būti dar keistesnis dalykas – per kosmosą keliaujanti tamsiosios materijos dalelė.

2023 m. prie Italijos krantų tuomet dar tik statytas KM3NeT detektorius užfiksavo šį „neįmanomą“ neutriną. Jos kilmė lieka paslaptis, tačiau galimi šaltiniai yra galaktika su labai aktyvia centrine juodąja skyle, žinoma kaip blazaras, arba visą visatą persmelkiantis didelės energijos neutrinų šaltinis.

Bhupal Dev iš Vašingtono universiteto Sent Luise, Misūrio valstijoje, ir jo kolegos turi kitą idėją. Jie teigia, kad šis reiškinys galėjo būti ne neutrinas, o į mūsų planetą atsitrenkusi tamsiosios materijos dalelė, kilusi iš blazaro. „Tai atveria naują galimybę iš tikrųjų ištirti tamsiąją materiją“, – sako jis. „Mes galime šiuos neutrinų teleskopus paversti tamsiosios materijos detektoriais.“

Neutrinų detektoriai jau dabar atlieka sudėtingą darbą, nes šios dalelės yra labai mažos ir beveik neturi masės, todėl keliaudamos kosmosu retai sąveikauja su materija. Kai jos pasiekia Žemę, kartais susiduria su atomais ir sukuria dalelę, vadinamą miuonu, kurią gali užfiksuoti neutrinų detektoriai, tokie kaip KM3NeT ir IceCube pietų ašigalyje.

IceCube nuo 2011 m. užfiksavo šimtus kosminių neutrinų, bet niekada nieko tokio energingo kaip KM3NeT atradimas. Tai buvo painu, nes kad ir koks bebūtų KM3NeT šaltinis, IceCube turėjo matyti ir jį.

Dev sako, kad jei atlėkusi dalelė buvo tamsioji medžiaga, o ne neutrinas, tai galėtų paaiškinti šią mįslę. Numatytas artėjančios dalelės kelias buvo trumpas, o tai reiškia, kad ji turėjo keliauti per didesnę Žemės dalį, kad pasiektų KM3NeT, nei IceCube, todėl padidėjo tikimybė, kad ji bus išsklaidyta į miuoną. „Tamsioji materija keliauja per didelę Žemės materijos dalį“, – sako Dev, „ir mes galime paaiškinti, kodėl IceCube jos nepastebėjo“.

Dalelė galėjo susidaryti blazare ir tada būti iššauta link Žemės. Devas palaiko šią idėją, nes, jo teigimu, blazare esantys didelės energijos protonai efektyviau perduoda savo energiją tamsiajai materijai nei neutrinai. Didžioji dalis kitų KM3NeT ir IceCube aptiktų įvykių tikriausiai vis tik buvo neutrinai.

Ne visi dar yra tuo įsitikinę. „Vadovaujantis Occamo skustuvo principu, tai greičiausiai yra tiesiog įprastas neutrinas, kuris išsiskiria savo energija“, – sako Dan Hooper iš Viskonsino-Madisono universiteto. Tačiau jei tai tiesa, tai suteiktų mums metodą rasti ir tirti tamsiosios materijos daleles, kurios iki šiol nebuvo aptiktos. „Visi būtų labai susijaudinę, jei šie prietaisai galėtų tirti ne tik neutrinus, bet ir tamsiąją materiją“, – sako Hooper.

Shirley Li iš Kalifornijos universiteto Irvine sako, kad ši idėja galėtų būti išbandyta ateityje, nes bet kuri į Žemę patekusi tamsiosios materijos dalelė turėtų detektoriuje sukurti ne vieną, o du miuonus, tačiau šiuo metu detektoriai nėra pakankamai tikslūs, kad galėtų atskirti dvi daleles nuo vieno signalo. „Tai potencialiai įmanoma patikrinti, tačiau esant tokioms energijoms miuonų rekonstrukcija yra labai sudėtinga“, – sako ji.

Jonathan O’Callaghan
www.newscientist.com

Nuoroda:
arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2505.22754