Model standard kosmologi memberitahu kita bahawa hanya 4.9% alam semesta terdiri daripada jirim biasa (dari apa yang dapat kita lihat), sementara selebihnya adalah 26.8% jirim gelap dan 68.3% gelap tenaga. Seperti yang ditunjukkan oleh konsep konsep ini, kita tidak dapat melihatnya, jadi keberadaannya mesti mengikuti model teoretis, pengamatan struktur skala besar Alam Semesta, dan kesan graviti yang jelas yang muncul pada benda yang dapat dilihat.
Sejak pertama kali dibicarakan, tentu saja tidak ada kekurangan spekulasi tentang bagaimana bentuk zarah-zarah gelap. Tidak lama dahulu, banyak saintis mula berfikir bahawa bahan gelap terdiri daripada zarah-zarah besar yang berinteraksi lemah (WIMPs, WIMPs), yang kira-kira 100 kali jisim proton, tetapi berinteraksi seperti neutrino. Walaupun begitu, semua percubaan untuk mencari WIMP menggunakan eksperimen partikel mempercepat tidak menghasilkan apa-apa. Oleh itu, para saintis mula mencari alternatif yang mungkin untuk komposisi bahan gelap.
Model kosmologi moden cenderung menganggap bahawa jisim bahan gelap terletak dalam 100 GeV (gigaelectronvolt), yang sesuai dengan had massa banyak zarah lain yang berinteraksi dengan bantuan kekuatan nuklear yang lemah. Kewujudan zarah seperti itu sesuai dengan perpanjangan supersimetri Model Piawai fizik zarah. Di samping itu, dipercayai bahawa zarah-zarah tersebut seharusnya dilahirkan di alam semesta awal yang panas, padat, dengan ketumpatan jisim jirim, yang masih tidak berubah hingga hari ini.
Walau bagaimanapun, eksperimen yang sedang dijalankan untuk mengenal pasti WIMP tidak menemui bukti konkrit untuk kewujudan zarah tersebut. Ini termasuk pencarian untuk produk pemusnahan WIMP (sinar gamma, neutrino, dan sinar kosmik) di galaksi dan kelompok yang berdekatan, serta eksperimen pengesanan zarah langsung menggunakan supercollider seperti LHC.
Dengan supersimetri, pengecut memusnahkan sesama mereka, mewujudkan lata zarah dan radiasi, termasuk sinar gamma tenaga sederhana
Tidak menemui apa-apa, banyak saintis memutuskan untuk menjauhkan diri dari paradigma WIMP dan mencari bahan gelap di tempat lain. Satu kumpulan ahli kosmologi CERN dan CP3-Origins di Denmark baru-baru ini menerbitkan satu kajian yang menunjukkan bahawa bahan gelap mungkin lebih berat dan lebih lemah untuk berinteraksi daripada yang difikirkan sebelumnya.
Salah seorang anggota pasukan penyelidikan CP-3 Origins, Dr. McCullen Sandora, bercakap mengenai usaha pasukannya:
Video promosi:
"Kami belum dapat mengesampingkan senario WIMP, tetapi setiap tahun kami mencurigai lebih banyak daripada yang kami tidak melihat apa-apa. Selain itu, skala fizik yang lemah biasanya mengalami masalah hierarki. Tidak jelas mengapa semua zarah yang kita tahu begitu ringan, terutamanya jika anda melihat skala graviti semula jadi, skala Planck, yang kira-kira 1019 GeV. Oleh itu, jika bahan gelap lebih dekat dengan skala Planck, ia tidak akan dipengaruhi oleh masalah hierarki, dan itu juga akan menjelaskan mengapa kita tidak melihat tanda tangan yang berkaitan dengan WIMP."
Dengan menggunakan model baru yang mereka sebut Planck's Interacting Dark Matter (PIDM), para saintis sedang menyiasat had atas jisim benda gelap. Walaupun WIMP meletakkan jisim bahan gelap di hujung atas skala elektroweak, pasukan penyelidik Denmark Martias Garney, McCullen Sandora dan Martin Slot mencadangkan zarah dengan jisim yang berada pada skala semula jadi yang sama sekali berbeza - skala Planck.
Pada skala Planck, satu unit jisim bersamaan dengan 2,17645 x 10-8 kilogram - kira-kira satu mikrogram, atau 1019 kali jisim proton. Pada jisim itu, setiap PIDM pada dasarnya seberat zarah sebelum menjadi lubang hitam miniatur. Kumpulan ini juga mencadangkan agar zarah-zarah PIDM ini berinteraksi dengan bahan biasa secara gravitasi sahaja, dan banyak daripadanya terbentuk di Alam Semesta terawal semasa era pemanasan kuat - suatu tempoh yang bermula pada akhir era inflasi, dari 10-36 hingga 10 33 atau 10-32 saat selepas Big Bang.
Era ini disebut kerana semasa inflasi, suhu ruang dipercayai turun 100,000 kali. Apabila inflasi berakhir, suhu kembali ke tahap pra-inflasi (sekitar 1027 Kelvin). Pada masa ini, sebahagian besar tenaga berpotensi medan inflasi telah merosot menjadi partikel Model Piawai, yang memenuhi Alam Semesta, dan di antaranya - jirim gelap.
Secara semula jadi, teori baru ini mempunyai bahagian akibatnya bagi ahli kosmologi. Sebagai contoh, agar model ini berfungsi, suhu pada masa pemanasan mestilah lebih tinggi daripada yang diyakini sekarang. Lebih-lebih lagi, tempoh pemanasan yang lebih panas juga akan menghasilkan gelombang graviti primer yang lebih banyak yang akan tercermin dalam latar gelombang mikro kosmik (CMB).
"Suhu tinggi ini memberitahu kita dua perkara menarik mengenai inflasi," kata Sandora. - Sekiranya bahan gelap PIDM: pertama, inflasi berlaku pada tenaga yang sangat tinggi, yang tidak hanya akan menghasilkan turun naik suhu awal Alam Semesta, tetapi juga pada ruang-waktu itu sendiri, dalam bentuk gelombang graviti. Kedua, ia memberitahu kita bahawa tenaga inflasi seharusnya merosot menjadi sangat cepat, kerana jika memerlukan waktu yang lama, Alam Semesta dapat menjadi sejuk sehingga tidak lagi dapat menghasilkan PIDM sama sekali.
Kewujudan gelombang graviti ini dapat disahkan atau dikesampingkan dalam kajian masa depan mengenai latar belakang gelombang mikro kosmik. Ini adalah berita yang sangat menarik, kerana penemuan gelombang graviti baru-baru ini diharapkan dapat mengarah pada usaha baru untuk mengesan gelombang primordial yang berakar pada penciptaan alam semesta.
Seperti yang dijelaskan oleh Sandora, ini semua menggambarkan senario win-win yang jelas bagi para saintis, kerana calon terbaru untuk masalah gelap akan ditemui atau dibantah dalam waktu terdekat.
"Senario kami membuat ramalan kuat: kita akan melihat gelombang graviti pada percubaan generasi akan datang dengan latar belakang gelombang mikro kosmik. Maksudnya, ini adalah win-win: jika kita melihatnya, tidak apa-apa, dan jika kita tidak melihatnya, kita akan tahu bahawa perkara gelap bukanlah PIDM, yang bermaksud bahawa kita mesti mengharapkan sebahagian interaksinya dengan perkara biasa. Sekiranya semua ini berlaku dalam sepuluh tahun akan datang, kita hanya boleh menunggu dengan tidak sabar."
Sejak Jacobus Kaptein pertama kali mencadangkan adanya materi gelap pada tahun 1922, para saintis telah mencari pengesahan langsung mengenai keberadaannya. Satu demi satu, calon di antara partikel - dari gravitino hingga axions - diusulkan, disaring dan masuk ke dalam dunia pencarian abadi. Sekiranya calon terakhir ini ditolak atau disahkan secara tegas, pilihan itu sudah tentu tidak buruk.
Bagaimanapun, jika disahkan, kita akan menyelesaikan salah satu misteri kosmologi terbesar sepanjang masa. Mari kita selangkah lebih dekat untuk memahami alam semesta dan bagaimana kekuatan misteriusnya saling berinteraksi antara satu sama lain.
