Mungkinkah kita telah menemukan materi gelap?
Itulah pertanyaan yang diajukan dalam sebuah makalah baru yang diterbitkan 12 Februari di Journal of Physics G. Para penulis menguraikan bagaimana materi gelap dapat dibuat dari partikel yang dikenal sebagai d * (2380) hexaquark, yang kemungkinan terdeteksi pada tahun 2014.
Materi gelap, yang memberikan gaya gravitasi tetapi tidak memancarkan cahaya, bukanlah sesuatu yang pernah disentuh atau dilihat oleh siapa pun. Kami tidak tahu terbuat dari apa, dan pencarian yang tak terhitung jumlahnya telah kosong. Tetapi mayoritas fisikawan sangat yakin itu ada. Buktinya terpampang di seluruh alam semesta: Gugusan bintang berputar jauh lebih cepat dari yang seharusnya, distorsi cahaya misterius di langit malam, dan bahkan lubang yang menonjok di galaksi kita oleh titik penabrak yang tak terlihat ke sesuatu yang ada di luar sana - yang merupakan penyusun terbesar dari massa alam semesta - yang kita belum mengerti.
Teori materi gelap yang paling banyak dipelajari melibatkan seluruh kelas partikel yang belum pernah terlihat dari jauh di luar Model Standar fisika, teori dominan yang menggambarkan partikel subatomik. Sebagian besar ini masuk ke dalam salah satu dari dua kategori: aksial ringan dan WIMP kelas berat, atau partikel masif yang berinteraksi lemah. Ada teori lain yang lebih eksotis yang melibatkan spesies neutrino yang belum ditemukan atau kelas teoritis lubang hitam mikroskopis. Tetapi jarang ada yang mengusulkan bahwa materi gelap terbuat dari sesuatu yang sudah kita ketahui ada.
Mikhail Bashkanov dan Daniel Watts, fisikawan di Universitas York di Inggris, memecahkan cetakan itu, dengan alasan bahwa d * (2380) hexaquark, atau "d-star," dapat menjelaskan semua materi yang hilang.
Quark adalah partikel fisik dasar dalam Model Standar. Tiga dari mereka terikat bersama (menggunakan partikel yang dikenal sebagai gluon) dapat membuat proton atau neutron, blok bangunan atom. Aturlah dengan cara lain dan Anda mendapatkan partikel yang berbeda dan lebih eksotis. D-star adalah partikel enam kuark bermuatan positif yang diyakini para peneliti ada selama sedetik selama eksperimen 2014 di Pusat Penelitian Jülich Jerman. Karena sangat cepat, deteksi bintang-d belum sepenuhnya dikonfirmasi.
Masing-masing bintang-d tidak dapat menjelaskan materi gelap karena tidak bertahan cukup lama sebelum membusuk. Namun, Bashkanov mengatakan pada Live Science, di awal sejarah alam semesta, partikel-partikel itu mungkin telah mengumpul bersama-sama dengan cara yang akan membuat mereka tidak membusuk.
Skenario itu terjadi dengan neutron. Ambil neutron dari nukleus, dan itu cepat meluruh, tetapi campur dengan neutron dan proton lain di dalam nukleus, dan itu menjadi stabil, kata Bashkanov.
"Hexaquarks berperilaku dengan cara yang persis sama," kata Bashkanov.
Bashkanov dan Watts berteori bahwa kelompok bintang d dapat membentuk zat yang dikenal sebagai kondensat Bose-Einstein, atau KBG. Dalam percobaan kuantum, BEC terbentuk ketika suhu turun begitu rendah sehingga atom mulai tumpang tindih dan berbaur bersama, sedikit seperti proton dan neutron di dalam atom. Ini adalah keadaan materi yang berbeda dari materi padat.
Di awal sejarah alam semesta, BEC itu akan menangkap elektron bebas, membentuk bahan bermuatan netral. B-bintang B yang bermuatan netral, tulis para fisikawan, akan berperilaku sangat mirip materi gelap: tidak terlihat, menyelinap melalui materi bercahaya tanpa secara nyata menabraknya, namun memberikan tarikan gravitasi yang signifikan pada alam semesta di sekitarnya.
Alasan Anda tidak jatuh melalui kursi ketika Anda duduk di atasnya adalah bahwa elektron-elektron dari kursi mendorong elektron-elektron dari bagian belakang Anda, menciptakan penghalang muatan listrik negatif yang menolak untuk melintasi jalur. Dalam kondisi yang tepat, kata Bashkanov, KBG yang terbuat dari heksaquark dengan elektron yang terperangkap tidak akan memiliki penghalang seperti itu, menyelinap melalui jenis materi lain seperti hantu yang netral sempurna.
KBG ini mungkin terbentuk segera setelah Big Bang, ketika ruang beralih dari lautan plasma quark-gluon panas tanpa partikel atom yang berbeda ke era modern kita dengan partikel seperti proton, neutron dan sepupu mereka. Pada saat partikel-partikel atom dasar terbentuk, kondisi yang sempurna untuk BEC hexaquark untuk mengendap dari plasma quark-gluon.
"Sebelum transisi ini, suhunya terlalu tinggi; setelah itu, kepadatannya terlalu rendah," kata Bashkanov.
Selama masa transisi ini, quark bisa membeku menjadi partikel biasa, seperti proton dan neutron, atau ke dalam BEC hexaquark yang saat ini mungkin membentuk materi gelap, kata Bashkanov. Jika BEC hexaquark ini ada di luar sana, tulis para peneliti, kita mungkin bisa mendeteksi mereka. Meskipun BEC berumur panjang, mereka terkadang akan membusuk di sekitar Bumi. Dan pembusukan itu akan muncul sebagai tanda tangan tertentu dalam detektor yang dirancang untuk melihat sinar kosmik, dan tampak seolah-olah itu datang dari segala arah sekaligus seolah-olah sumber mengisi semua ruang.
Langkah selanjutnya, tulis mereka, adalah mencari tanda tangan itu.
