ماده تاریک یا ماده گریزان که اکثریت جرم جهان را تشکیل می دهد، ممکن است از ذرات عظیمی به نام گراویتون تشکیل شده باشد که برای اولین بار در اولین لحظه پس از انفجار بزرگ به وجود آمدند.
یک نظریه جدید نشان می دهد که این ذرات فرضی ممکن است نشانه هایی کیهانی از ابعاد دیگر باشند. محاسبات محققان نشان می دهد که این ذرات می توانند در مقادیر مناسب برای توضیح ماده تاریک ایجاد شده باشند که فقط از طریق کشش گرانشی آن ها روی ماده معمولی قابل مشاهده است.
جاکومو کاچیاپاگلیا (Giacomo Cacciapaglia) یکی از پژوهشگران این مطالعات و فیزیکدان دانشگاه لیون فرانسه گفت: این فرآیند برای گراویتون های عظیم بسیار نادر است. گراویتون یک ذره بنیادی فرضی از نوع بوزون پیمانه ای در نظریه گرانش کوانتومی بوده و این ذره حامل نیروی گرانش است. در صورت وجود گراویتون این ذره خود پادذره خود خواهد بود، یعنی گراویتون و آنتی گراویتون یک ذره خواهند بود.
اما در مطالعات جدید کاچیاپاگلیا دریافت که به اندازه کافی از این گراویتون ها در اوایل جهان ساخته شده اند تا تمام این ماده تاریکی که در حال حاضر در کیهان کشف می کنیم را در بر بگیرد. این مطالعه نشان داد که گراویتون ها جرمی کمتر از یک مگاالکترون ولت (MeV) خواهند داشت، بنابراین جرم آن دو برابر الکترون بیشتر نخواهد بود.
این سطح جرم بسیار پایین تر از مقیاسی است که تمام ماده تاریک در کیهان را احاطه کند. این تیم تحقیقاتی این گراویتون های فرضی را در حین شکار شواهدی برای یافتن ابعاد اضافی جهان در کنار فضا و زمان، پیدا کردند.
در تئوری این تیم، هنگامی که گرانش از طریق ابعاد اضافی منتشر می شود، به عنوان گراویتون های عظیم در جهان ما ظاهر می شود. اما این ذرات فقط به صورت ضعیف با ماده معمولی و فقط از طریق نیروی گرانش برهمکنش می کنند.
این توصیف به طرز حیرت آوری شبیه به چیزی است که ما در مورد ماده تاریک می دانیم که با نور برهمکنش نمی کند اما تأثیر گرانشی در همه جای کیهان احساس می شود. به عنوان مثال، این تأثیر گرانشی چیزی است که از دور شدن کهکشان ها جلوگیری می کند.
کاچیاپاگلیا می گوید: مزیت اصلی گراویتون‌های عظیم به عنوان ذرات ماده تاریک این است که آنها فقط به صورت گرانشی برهم کنش می کنند، بنابراین می توانند از تلاش‌ها برای تشخیص حضور خود فرار کنند.در مقابل، سایر عوامل ماده تاریک مانند ذرات عظیم با برهمکنش ضعیف آکسیون ها و نوترینوها ممکن است با نیروها و میدان های دیگر احساس شوند.
در گذشته، فیزیکدانان فکر می کردند که گراویتون ها دلیل ماده تاریک هستند زیرا فرآیندهایی که آنها را ایجاد می کنند بسیار نادر هستند. در نتیجه گراویتون‌ها با سرعت بسیار کمتری نسبت به ذرات دیگر ایجاد می شوند. اما تیم پژوهشی دریافت که در پیکوثانیه (تریلیونم ثانیه) پس از انفجار بزرگ، تعداد بیشتری از این گراویتون‌ها نسبت به نظریه های گذشته ایجاد شده اند. این مطالعه نشان داد که این افزایش برای گراویتون های عظیم کافی بود تا به طور کامل میزان ماده تاریکی را که در کیهان شناسایی می کنیم توضیح دهد.
کاچیاپاگلیا در انتها گفت: این پیشرفت یک شوک بود. ما مجبور شدیم بررسی‌های زیادی را انجام دهیم تا مطمئن شویم که نتیجه درست است، زیرا منجر به تغییر الگوی روشی می شود که گراویتون‌های عظیم را به عنوان عامل اصلی ماده تاریک در نظر می گیریم.
شرح کامل این مطالعات و یافته های حاصل از آن در آخرین شماره مجله تخصصی Physical Review Letters منتشر شده است.
