Tamsioji materija, pagal apibrėžimą, nesąveikauja su įprasta medžiaga elektromagnetiškai, todėl jos negalime pamatyti tiesiogiai. Visgi įmanomos kitokios sąveikos: tiek gerai žinoma gravitacinė, kuri suteikia visus netiesioginius įrodymus apie tamsiosios materijos egzistavimą, tiek silpnoji branduolinė, atsakinga už dalelių skilimo reakcijas.
Asociatyvi „Pixaby“ nuotr.
Pagal kai kuriuos teorinius modelius, susidūrusios tamsiosios materijos dalelės gali pavirsti „tamsiaisiais fotonais“, kurie vėliau virsta elektrono ir pozitrono pora. Elektronai ir pozitronai reaguoja į magnetinį lauką, tad ten, kur šis pakankamai stiprus, jų gali susikaupti nemažai.
Viena tokia vieta Saulės sistemoje yra Jupiteris. Naujame tyrime analizuojama, ką turimi duomenys apie elektronus ir pozitronus prie Jupiterio gali pasakyti apie tamsiosios materijos savybes.
Ligi šiol Jupiterį lankė net devynios kosminės misijos, jei įskaitysime ir dabartinę „Juno“. Dalis jų turėjo energingų dalelių detektorius, kurie leido išmatuoti elektronų ir pozitronų srautą planetos magnetosferoje. Šį srautą galima apskaičiuoti ir teoriškai, padarius prielaidą apie tamsiosios materijos dalelių masę ir jų sąveikos skerspjūvio plotą.
Piešiamas scenarijus yra toks: Jupiterio gravitacija pakankamai stipri, kad jame ima kauptis tamsiosios materijos dalelės. Planetos centre jų prisirenka tiek daug, kad prasideda tarpusavio anihiliacija, kuri sukuria tamsiųjų fotonų srautą. Fotonai bėga iš Jupiterio ir virsta elektronais bei pozitronais, kurių dalis pagaunami Jupiterio magnetosferoje. Žinodami, kiek jų ten yra iš tiesų, galime įvertinti, kiek daugiausiai tamsioji materija gali sąveikauti su įprasta, mat stipresnė sąveika duotų daugiau dalelių.
Išnagrinėjus turimus duomenis, daugiausiai iš „Galileo“ ir „Juno“ misijų, nustatyta, kad sąveikos skerspjūvio plotas neviršija 10^-38 kvadratinių centimetrų. Šis neįsivaizduojamai mažas dydis (maždaug šimtą milijonų kartų mažesnis už protono skerspjūvio plotą) yra mažesnis ir už geriausius ligšiolinius sąveikos skerspjūvio ploto vertinimus, gautus eksperimentais Žemėje.
Tiesa, gauta vertė galioja tik tuo atveju, jei tamsiosios materijos dalelės masė yra 1 gigaelektronvoltas (maždaug lygi protono ar neutrono masei); jei masė didesnė ar mažesnė, apribojimas ne toks tvirtas. Visgi mažesnių masių atveju apribojimas taip pat yra geresnis, nei žemiškų eksperimentų. Ateityje Jupiterio stebėjimai padės dar geriau apriboti galimas tamsiosios materijos savybes ir patobulinti žemiškus jos paieškų eksperimentus.
Tyrimo rezultatai „arXiv“.
