Student World

Především je zde škola „horké temné hmoty“, která zastává názor, že ji tvoří známé lehké částice, především neutrina, která se dají, jak už víme, velmi těžko pozorovat. Celkový tok neutrin ve vesmíru není přesně znám, a tak lze vyslovit hypotézu, že vesmír je prostoupen neutriny a ta tvoří temnou hmotu.

Kdyby například elektronové neutrino mělo nepatrnou klidovou hmotnost, byla by zde určitá šance, že by neutrina mohla problém chybějící hmoty vyřešit. (V únoru 1995 oznámili vědci z Národní laboratoře v Los Alamos v Novém Mexiku, že nalezli důkaz o existenci nepatrné klidové hmotnosti elektronových neutrin – měla by představovat asi miliontinu hmotnosti elektronu. Výsledek se však musí ověřit na jiných pracovištích, než se mu dostane všeobecného uznání fyziků.)

Poznámka překladatele:

V posledních letech byly získány velmi závažné důkazy pro to, že neutrina určitou klidovou hmotnost mají. Zdá se být prokázána tzv. oscilace neutrin, jev spočívající v tom, že například elektronové neutrino přechází s určitou pravděpodobností v neutrino mionové či taonové a naopak. Tento jev by nenastával, kdyby neutrina měla hmotu nulovou, závisí na rozdílu jejich hmotností. Absolutní velikost jednotlivých neutrin se z těchto experimentů nedá přímo určit, se značnou jistotou však lze tvrdit, že je příliš malá, než aby vyřešila problém temné hmoty.

 Naproti tomu škola „chladné temné hmoty“ se domnívá, že temnou hmotu tvoří pomalu se pohybující těžší částice dosud neznámé povahy. Fyzici už dlouho hledají vhodné kandidáty na částice takových vlastností, aby mohly tvořit chladnou temnou hmotu. I když žádný z nich dosud nebyl experimentálně nalezen, dostávají podivná jména, některá trochu žertovná. Například jeden z nich, axion, dostal jméno podle čisticího prostředku. Kolektivně se jim říká WIMP, což značí „Weakly Interacting Massive Particles“, tedy „slabě interagující hmotné částice“. (Skeptici propagují konzervativnější pohled, že přinejmenším značnou část temné hmoty by mohly tvořit slabě svítící astronomické objekty z obyčejné hmoty, například červené trpasličí hvězdy, neutronové hvězdy, černé díry nebo planetární objekty do velikosti Jupitera. Nechtějí zůstat pozadu v reklamě, proto pro ně vytvořili pěkně znějící jméno MACHO, což značí „Massive Astrophysical Compact Halo Objects“, „hmotné astrofyzikální objekty v halech“. Ale i oni přiznávají, že MACHO nemohou vysvětlit více než 20 % temné hmoty. Ranou jedné verzi teorie MACHO bylo, když Hubbleův teleskop hledal v roce 1994 červené trpaslíky v Mléčné dráze a našel jich podstatně méně, než se předpokládalo.)

Nejnadějnějším kandidátem na WIMP jsou superčástice, krátce „sčástice“ (sparticles). Vzpomeňme si, že supersymetrie částic byla zabudována poprvé do teorie superstrun, která je asi jedinou nerozpornou teorií superčástic.

Podle supersymetrické teorie přísluší každé částici superpartner s odlišným spinem. Například leptony (elektrony a neutrina) mají spin 1/2. Jejich superpartnery jsou „sleptony“ se spinem 0. Podobně kvarky, také s polovičním spinem, mají za partnery skvarky se spinem nulovým.

Supersymetrické partnery mají i dnes známé bosony, tedy částice s celým spinem, a jména těchto partnerů se tvoří příponou –ino. Tak k fotonu přísluší „fotino“ a gluonu, částici, která váže navzájem kvarky, „gluino“. Hlavní kritikou na adresu sčástic je, že je nikdo ještě neviděl v laboratoři – v současné době nemáme žádný experimentální důkaz, že skutečně existují.*

Poznámka překladatele:

Ví se s jistotou, že žádný známý boson není supersymetrickým partnerem některého známého fermionu.

Jejich zastánci to ovšem vysvětlují nedostatečnou výkonností našich urychlovačů.

K vytvoření supersymetrických částic jsou prostě potřeba tak vysoké energie, že jich laboratorně neumíme dosáhnout.

I když jde tedy zatím o částice hypotetické, řada fyziků věří, že jsou tím pravým řešením záhady temné hmoty. Nejvážnějším kandidátem na WIMP je v současné době fotino.

Zrušení projektu SSC /projekt největšího amerického urychlovače částic/ tedy nutně neznamená konec všech možností ověření důsledků teorie superstrun. Dá se předpokládat, že v následujících letech vzroste přesnost astronomických pozorování díky nové generaci dalekohledů a družic a ta mohou zúžit výběr možných kandidátů na temnou hmotu. Ukáže-li se, že alespoň část temné hmoty je tvořena sčásticemi, zvýší to podstatně důvěru v teorii suprestrun.

Tento text je úryvkem z knihy

Michio Kaku a Jennifer Thompsonová: Dále než Einstein, Argo a Dokořán, Praha 2009, překlad Jiří Langer

O knize na stránkách vydavatele

autor